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Página 1 Introdução à Agronomia: Conceitos Básicos e Exercícios Prof. Carlos R. Spehar Faculdade de Agronomia e Medicina Veterinária, FAV Universidade de Brasília, UnB spehar@unb.br Página 2 Índice Página Introdução 4 Solos: Base da Agricultura 5 Rochas: Material de Origem dos Solos 5 Rochas Ígneas ou Magmáticas 5 Rochas Metamórficas 8 Rochas Sedimentares 9 Detríticas 10 Quimiogênicas 11 Biogênicas 11 Rochas, Intemperismo e Solo 11 Corretivos e Fertilizantes 12 Calagem 13 Gessagem 15 Fertilização 16 Desenvolvimento da Agropecuária no Cerrado e o Ambiente Natural 17 Domesticação de Plantas e Animais 21 Centros de Origem das Plantas e dos Animais Domésticos 22 Centro Chinês 24 Centro Indiano 25 Centro Indo Malaio 25 Centro Asiático Central 25 Centro Oriental Próximo ou Crescente Fértil 25 Centro Mediterrânico 26 Centro Abissínio 27 Centro Mexicano do Sul e Centro-Americano 27 Centro Sul Americano 28 Centro Ilha de Chiloé (Extensão do Centro Sul Americano) 28 Centro Brasileiro Paraguaio (Extensão do Centro Sul Americano) 28 Classificação Binomial: Plantas, Animais e Micro-organismos 30 Relações Atmosféricas, Radiação Solar e a Vida no Planeta Terra 32 Densidade Média do Fluxo Energético 33 Composição Espectral 33 Interação com a Terra 34 Absorção Atmosférica e o Efeito Estufa 34 Transmissão da Energia 35 O Equilíbrio Energético no Planeta 35 Mudanças Climáticas, Ambientais e Impacto Global 37 Relações entre Atmosfera Terrestre e Radiação Solar 38 Atividade Humana e Alterações Atmosféricas 38 Consequências das Emissões de Gases 39 Evidências de Mudanças 40 Variações Climáticas, Protocolos e Acordos Internacionais 40 Ações para Reverter o Problema 41 Cenários 42 Aquecimento Global e a Teoria de Gaia 43 Sistemas de Preparo do Solo 44 Diversidade e Agricultura 45 Agricultura em Ambiente Tropical – Evolução no Cerrado 48 Consequências do Preparo Contínuo do Solo 50 Página 3 Evolução dos Sistemas de Cultivo no Brasil 51 Sistemas integrados de cultivo 51 Aperfeiçoamento do plantio direto e outras práticas 55 Benefícios Associados ao Plantio Direto 55 Premissa para Adoção do Plantio Direto 56 Evolução da Mecanização, da Agropecuária e da Sociedade 56 Tráfego Controlado e Conservação do Solo 58 Criação de Oportunidades 58 Diversificação Agropecuária e o Futuro 59 Melhoramento Genético e Ganhos na Agropecuária 60 Modo de Reprodução na Genética e no Melhoramento 61 Plantas anuais 63 Plantas perenes 63 Avanços na Agropecuária e Ciência 64 Soja Adaptada às Baixas Latitudes 64 Fixação Biológica de Nitrogênio (FBN) na Família Fabaceae 65 Zootecnia: Importância e Visão geral 67 Ruminantes: Bovino, Caprinos, Ovinos, Bubalinos e Camelídeos 67 Equinos, Asininos e Muares 70 Suinos 70 Aves 71 Aquicultura 72 Agronegócio 73 Insumos 73 Produção 73 Distribuição 74 Alimentos 74 Biocombustíveis 74 Fibras 74 Madeira 74 Questão Ambiental 74 Questão social 75 Características dos Módulos de Produção 76 Pequenas e Médias Áreas 76 Grandes Áreas 76 Relação entre Nutrição da Planta e Produção de Grãos: Soja 77 Exercícios e Definições 78 Desafios aos Estudantes que Iniciam Agronomia 80 Referências e Literatura Consultada 81 Página 4 Introdução Este texto reúne pontos relevantes e de interesse aos estudantes que iniciam o curso de agronomia, tendo sido preparado a partir de compilações de aulas, palestras e práticas ministradas durante os semestres letivos. Espera-se, com a apresentação de conceitos básicos, despertar o interesse daqueles que optaram por enveredar pelas ciências agrárias, criando expectativas. O que está por vir, ao longo do curso, depende da semente. Por oportuno, lembra-se aqui a parábola do semeador, recomendada à leitura na íntegra (Lucas 8:4-8): “Saiu o semeador para semear a sua semente. Quando semeava, uma parte da semente caiu à beira do caminho; foi pisada, e as aves do céu a comeram. Outra caiu sobre a pedra; e tendo crescido, secou, porque não havia umidade. Outra caiu no meio dos espinhos; com ela cresceram os espinhos, e sufocaram-na. Outra caiu na boa terra e, tendo crescido, deu fruto a cento por um”. Cada um de nós é como a semente. O segredo para desenvolver e produzir bons frutos reside em fertilizar sonhos, aqueles poderosos que marcarão nossas vidas. Cultivando-os, despertaremos forças interiores, nos manteremos inspirados, exercitando o pensamento rumo à superação de nossas limitações e a plena realização profissional. Página 5 Solos: Base da Agricultura A agricultura, atendendo a demanda por alimentos fibras e outras matérias primas, tão essenciais à sociedade humana, não existiria sem os solos. Ele serve de suporte às plantas, fornecendo-lhes água, nutrientes e abrigando macro e micro-organismos que de alguma forma contribuem para o crescimento e desenvolvimento das plantas. Dentre os micro-organismos citam-se bactérias nitrificadoras e fixadoras de nitrogênio, fungos do grupo das micorrizas, que contribuem para a disponibilização, fixação ou absorção de elementos químicos nutrientes, como o nitrogênio e o fósforo, por exemplo. Há vários tipos de solos, segundo o material de origem. As características físicas, químicas e biológicas, próprias de cada tipo de solo, são o ponto focal para o manejo de forma sustentável. O conhecimento de como o solo funciona é imprescindível à agricultura em base econômica, equilibrada com o meio ambiente. Portanto conhecer o solo, sua origem e seus principais componentes é uma necessidade na formação do engenheiro agrônomo. Rochas: Material de Origem dos Solos Os solos se originaram das rochas, as quais podem ser ígneas, metamórficas e sedimentares. Eles representam o resultado de intemperismo – ação dos componentes ambientais: temperatura e atmosfera (umidade, gases e outros) que atuam nas rochas (material de origem), levando à sua decomposição ao longo do tempo. A seguir, será apresentada uma síntese sobre as características de cada tipo de rocha, enfatizando-se a composição. A composição das rochas tem ligação direta com as propriedades dos solos que delas se originam. Rochas Ígneas ou Magmáticas As rochas magmáticas ou ígneas se originam no interior do planeta sendo produto da solidificação do magma pastoso. O magma é fluido, de fundição parcial ou total, composto por silicatos, silícios e substâncias e elementos voláteis, como, vapor d´água, cloretos, hidrogênio, flúor dentre outros. Estas rochas são muito resistentes constituindo-se na matéria prima do embasamento rochoso dos continentes. São as mais antigas, reportando à origem do planeta Terra, estimada por ter ocorrido há 4,6 bilhões de anos. Associadas ao resfriamento da crosta terrestre são consideradas as mais antigas. Entretanto, via o vulcanismo, tem havido formação dessas rochas durante todo esse período da existência de nosso planeta. http://www.infoescola.com/quimica/silicatos/ http://www.infoescola.com/elementos-quimicos/silicio/ http://www.infoescola.com/quimica/cloretos/ http://www.infoescola.com/elementos-quimicos/hidrogenio/ http://www.infoescola.com/elementos-quimicos/fluor/ Página 6 A B Figura 1. Granito (A), de reação ácida e basalto (B), de reação básica rochas magmáticas. Das rochas magmáticas destacam-se granito, gabro, diabásio e basalto (Figura 1). Toda vez que ocorrem erupções vulcânicas que expelem lava pela superfície, formam-se novas quantidade dessas rochas primárias. Neste caso vale acrescentar que, as rochas graníticas são classificadas como ácidase o diabásio, o glabro e o basalto se caracterizam por serem de reação básica. Certamente, os solos que terão origem a partir destas rochas, por efeito da http://www.infoescola.com/rochas-e-minerais/granito/ http://www.infoescola.com/wp-content/uploads/2010/06/granito.jpg Página 7 ação dos elementos climáticos, refletirão a sua composição e reação química, como será visto. Sempre é bom lembrar que no início da formação de nosso planeta, as forças do intemperismo eram muito mais exacerbadas, com vulcanismo enriquecendo a atmosfera de gases e detritos, originando chuva ácida que atuava sobre as rochas. O processo de solidificação das rochas, a partir do magma, com o resfriamento do planeta, pode ocorrer quando este atinge a superfície ou quando no interior da crosta terrestre, permitindo classificá-las em rochas intrusivas ou extrusivas. Esse processo, em menor escala, tem ocorrido nos tempos mais recentes. Veja-se o exemplo de erupções vulcânicas; com o escorrimento de lava, que solidifica, inicia-se o processo que, depois de milhões de anos, leva à formação dos solos. As rochas extrusivas formam-se a partir da ejeção do magma em erupções vulcânicas, tendo um rápido resfriamento ao atingir a superfície, passando do estado líquido ou gasoso ao sólido em pouco tempo. Desta forma, sua estrutura será vítrea, impossibilitando a cristalização dos minerais. O basalto e a obsidiana são exemplos de rochas extrusivas, a primeira de reação básica. Por que é interessante classificar as rochas quanto à reação química? Os solos delas originados terão reação proporcional à da rocha de origem. Não seria surpresa descobrir-se que os solos encontrados no Cerrado se originaram de rochas ácidas, com baixa disponibilidade de elementos químicos nutrientes às plantas. Tem-se como exemplos os latossolos com baixa fertilidade medida pelos teores de fósforo (P), potássio (K), cálcio (Ca), magnésio (Mg), enxofre (S) e elementos requeridos em menores quantidades, como zinco (Zn), cobre (Cu), manganês (Mn), molibdênio (Mo), boro (B). As rochas intrusivas, também chamadas de plutônicas, resultam de lento resfriamento do magma. Estas rochas são originárias de regiões profundas no subsolo onde formam cristais. Quando o magma apresenta grandes quantidades de gases e elementos voláteis, as rochas que se formam são os pegmatitos. A forma bem fluida do magma possibilita a formação de cristais de grande dimensão. As rochas magmáticas, com reações ácidas, básicas ou de reação neutra, apresentam diferenciação relacionada ao teor de silício (Si) na rocha. Com teores acima de 65% a rocha será ácida, formando-se silicatos e cristais de quartzo. Nas rochas neutras o teor de silício varia entre 52 a 65%, enquanto nas rochas básicas o teor de silício situa-se entre 45 e 52%, condição em que não se forma o quartzo. O quartzo é rocha cristalina, rica em silício, que ao se decompor, contribui para o teor de areia dos solos. Portanto, as rochas magmáticas ou ígneas podem variar na sua composição e apresentar reações próprias variando entre ácidas, neutras e básicas. Sua decomposição ao longo do tempo, na fase mais avançada, origina o solo. Assim, solos provenientes de rochas basálticas, são básicos e ricos em nutrientes, contrastando com as rochas graníticas, originando solos ácidos e pobres em elementos químicos nutrientes às plantas e animais. Conhecer este http://www.infoescola.com/rochas-e-minerais/basalto/ http://www.infoescola.com/geologia/obsidiana/ http://www.infoescola.com/fisico-quimica/gases/ Página 8 ciclo é de grande valor, pois norteia a decisão de como atuar, corrigindo e fertilizando o solo antes de sua incorporação à agropecuária. Exemplo do que foi dito é a ocorrência de solos férteis em parte do Paraná, São Paulo, Minas Gerais e Goiás oriunda da extrusão de magma (rochas basálticas, de reação básica). O fenômeno ocorreu entre 251 e 65 milhões de anos AEA. Em São Paulo e no Paraná eles receberam o nome de “terra roxa”, apresentando elevada fertilidade natural. O nome foi dado pelos imigrantes italianos que, chegando ao nosso país, se surpreendiam com a forte cor dos mesmos. A denominação, ainda adotada popularmente, vem de “rosso”, significando vermelho no idioma dos imigrantes, a cor real desse tipo de solo. Antes da agricultura contemporânea praticada no Cerrado, incorporando uso de corretivo (calcário e gesso) e fertilizante (nitrogênio, fósforo, potássio e micronutrientes), a produção agropecuária no Brasil concentrava-se em solos naturalmente férteis. Estes solos presentes no Nordeste brasileiro, Sul de Minas Gerais, Norte de São Paulo e outras partes do Brasil, se constituíram em base da nossa cafeicultura. Ou seja, até os anos 1950, era baixo o uso de corretivos e fertilizantes no Brasil. Portanto, imensas áreas de Mata Atlântica próximas ao litoral e de outras partes do Brasil, com solos naturalmente férteis, deram lugar a grandes cultivos como o da cana-de-açúcar. Desde os tempos coloniais, os solos massapé no Nordeste Brasileiro, também originados de rochas ricas em elementos químicos nutrientes às plantas, têm sido explorados na agropecuária. Ademais, em tempo não muito distante do atual, há 60-70 anos, imensas áreas antes cobertas por vegetação exuberante na floresta de araucária – o pinheiro brasileiro – Araucária brasiliensis, foram desmatadas para a expansão agrícola. Tudo isto sem o critério de manterem-se reservas – áreas virgens, remanescentes da vegetação original, uma exigência legal na atualidade. Rochas Metamórficas Rochas metamórficas se originam da transformação de outras rochas por efeito de condições específicas de temperatura e pressão (Figura 2). Página 9 Figura 2. Mármore, rocha metamórfica formada a partir da transformação da calcita ou carbonato de cálcio (CaCO3). Estas rochas se originam de outras que, submetidas à pressão e temperaturas diferenciadas, transformam-se e modificam suas características em um processo denominado metamorfismo. O fenômeno ocorre em camadas medianas e profundas da crosta terrestre ou em regiões vulcânicas. A metamorfose das rochas pode ocorrer na mineralogia, com a formação de novos tipos de compostos minerais e na textura, com alterações nos tipos de cristalização, alinhamento, clivagem e outros. Durante o metamorfismo, ocorre diferença de temperatura e pressão não havendo a fusão, que seria equivalente à transformação em magma. O metamorfismo, quando ocorre em rochas sedimentares, estas denominam rochas parametamórficas; quando são oriundas de rochas ígneas, são chamadas de ortometamórficas, existindo ainda aquelas originadas de outras rochas metamórficas. As rochas metamórficas podem manter algumas características de suas rochas formadoras (protólitos), como a base de alguns minerais, a sua estruturação e composição química. Assim, o protólito é determinante para as características das rochas metamórficas. Exemplos importantes de rochas metamórficas são: o gnaisse, proveniente do granito; a ardósia, formada a partir do xisto (rocha metamórfica), e o mármore, que é a transformação do calcário (rocha sedimentar). \ Rochas Sedimentares Rocha sedimentar é constituída de sedimentos os mais variados como areia, argila, silte, seixos, mistura destes e componentes orgânicos (Figura 3). Página 10 Figura 3. Penhascos formados por rochas sedimentares. A matéria transportada e acumulada em várias situações, como, por exemplo, às margens de um rio, por efeito de temperatura, passa por diagênese ou litificação. Os sedimentos se agregam de forma estável, transformando-se em rocha. Além de cursos d’água, lagos, baías, lagunas, estuários, deltas e fundo de mares e oceanos podem contribuir para a formação desse tipo de rocha. Este tipo de rocha depende da composição dos sedimentos. Os fósseis de animais e vegetais, que tanto contribuempara entender a dinâmica da vida em nosso planeta através do tempo, são associados com as rochas sedimentares. Em geral, aparecem envolvidos entre a matéria constitutiva do sedimento rochoso. As rochas sedimentares ocorrem em camadas da crosta terrestre, representando aproximadamente 75% do material exposto à superfície. A rocha sedimentar abundante na crosta terrestre é denominada de clástica ou mecânica. Há outro tipo sedimentar cuja matéria que o forma é predominantemente orgânica, com destaque para litificação de restos orgânicos, como os do carvão, denominado rocha sedimentar orgânica. Quando ocorre a precipitação de elementos químicos por sais como o carbonato de cálcio (calcário) ou halita (sal de cozinha), onde se encontram dissolvidos na água de lagos, lagunas, mares rasos, por evaporação da água. Estas são as rochas sedimentares químicas. A classificação baseada no processo em que se formam se contrapõe a classificação por material componente das rochas. Assim, têm-se rochas sedimentares com a seguinte definição: Detríticas – quando em sua constituição predominam detritos de outras rochas, resultantes da sua fragmentação ou "meteorização". Rochas sedimentares detríticas apresentam-se como i) não consolidadas, como http://www.infoescola.com/biomas/estuario/ http://www.infoescola.com/compostos-quimicos/carbonato-de-calcio/ Página 11 depósito de balastros, areias, siltes e argilas; ii) consolidadas, formadas pela consolidação destes mesmos sedimentos detríticos por diagênese. Quimiogênicas - originárias do processo de precipitação de minerais em solução. Neste grupo temos o calcário, o gesso e o sal-gema. Biogênicas - são rochas constituídas de sedimentos de origem biológica, resultado dos restos de seres vivos ou de sua atividade. Exemplos de rochas sedimentares biogênicas são o xisto e o carvão. A importância econômica das rochas sedimentares deve ser destacada levando-se em conta a sua grande utilização na agricultura e na construção civil. Estas rochas são as fontes de petróleo e hidrocarbonetos, de importância na matriz energética do mundo atual. Por outro lado, a calagem, prática comum no Cerado, é a aplicação de rocha sedimentar moída, para corrigir o solo. Rochas, Intemperismo e Solo. As forças dos componentes ambientais que atuam no planeta Terra são grandes causadoras de mudanças. Assim, rochas, independentemente da formação, estão expostas às variações de agentes naturais como radiação, temperatura e umidade dentre outros. Como visto, o intenso vulcanismo existente no início da formação da Terra foi acompanhado por grande emissão de gases. Estes passaram a contribuir na formação de chuva ácida, além de manterem-se temperaturas elevadas. Esse conjunto levou à intensificação do intemperismo. O planeta era uma verdadeira caldeira no início dos tempos. O intemperismo tem mostrado seus efeitos, tornando-se perceptíveis na comparação de tipos de solos. Na decomposição, as rochas, inicialmente, se fragmentam. Cada rocha apresenta especificidade relativa à forma como se cristalizou e à sua composição. Os cristais de quartzo apresentam zonas de clivagem ou pontos a partir dos quais ocorre fragmentação em partes menores. Outras formações rochosas apresentam pontos suscetíveis de ruptura ou fragmentação, como cisalhamento, diaclases, falhas, foliações, dobras, deformações e estratos. Em cada caso dividem seguindo um padrão, expondo maior superfície e acelerando o processo. Imagine-se que, a cada fragmentação, expõem-se superfícies que antes estavam ocultas no material de origem. Esse aumento de superfície acelera a frequência do processo. Tudo isto resultado das variações de água, temperatura, pressão e composição atmosférica. http://www.infoescola.com/quimica-organica/hidrocarbonetos/ Página 12 Figura 4. Sequência ilustrando a formação do solo a partir da rocha. O intemperismo, durante milhões de anos, leva à formam-se partículas menores que darão origem aos componentes dos solos. Os componentes físicos dos solos, de forma geral dividem-se em areia, silte e argila, os quais ocorrerão em proporção direta à composição da rocha matriz. Enfatizando, aquelas ricas em silicatos, graníticas, originam solos arenosos, nos quais a fração argila é reduzida tendo-se como exemplo o neossolo quartzarênico (solo arenoso) no Cerrado do Oeste Baiano. Por outro lado, rochas basálticas originam solos com argila quimicamente ativa, retendo cátions, além de possuírem em sua composição elementos químicos essenciais à nutrição mineral das plantas, como potássio (K), fósforo (P), além daqueles requeridos em menor quantidade (micro elementos). A capacidade de reter os cátions, propriedade de cada solo, é diretamente proporcional à atividade da argila. Em regiões tropicais do mundo, onde o intemperismo tem atuado de forma intensa por milhões de anos e as rochas (material de origem) são ácidas, os solos apresentam menor capacidade de troca de cátions (CTC). O conceito de capacidade de troca de cátions será desenvolvido ao longo do curso de agronomia. Assim, conhecendo-se como o solo funciona, busca-se solução para adequá-lo ao cultivo – uso de corretivos (calcário e gesso), fertilizantes. Em especial no Cerrado, com baixa fertilidade, maneja-se a matéria orgânica – fator de estruturação do solo e aumento da CTC, retentor de nutrientes e água. Corretivos e Fertilizantes Os corretivos e fertilizantes são necessários para modificações químicas no solo, em especial os solos ácidos e desprovidos de nutriente, como os que predominam no Cerrado. Corretivos são basicamente os calcários e o gesso agrícola. O calcário tem a característica de elevar o pH do solo e suprir os Página 13 elementos cálcio (Ca) e magnésio (Mg), quando adicionado moído, em partículas finas que aumentam a superfície de contato e a reação com a água do solo. O gesso, de aplicação rotineira há cerca de 30 anos, dissocia na água do solo e com ela se movimenta, alterando quimicamente o perfil ou as camadas componentes do solo. Calagem Nome que se dá ao processo de aplicar calcário ao solo. O calcário é rocha moída, formada por carbonatos e cálcio e de magnésio, que, incorporada ao solo reage liberando Ca e Mg. Na atualidade, a calagem se realiza com implementos específicos que espalharão o produto sobre o solo. Em seguida se fará a incorporação ao solo, mediante aração e gradagem. Figura 5. Rocha Dolomita: moída e distribuição no solo (calagem). Por que se faz calagem? Os solos brasileiros, em especial os do Cerrado, são ácidos e pobres em nutrientes. Associe-se o conceito de rochas de origem que ficará claro. Além de se originarem de rochas ácidas, estas são pobres em elementos minerais necessários ao crescimento e reprodução das plantas, como fósforo (P), potássio (K), enxofre (S), cálcio (Ca), Magnésio (Mg) e elementos menores ou micronutrientes. Estes são menos exigidos em quantidade, fazendo parte de enzimas dos ciclos da planta. Se não estiverem disponíveis, têm impacto negativo no rendimento das culturas. Por intemperismo contínuo, mesmo depois da decomposição das rochas, até mesmo as partículas menores como argila se decompõem, liberando alumínio (Al) que faz parte do material de origem. Este elemento é o que se encontra em maior quantidade. Quando o cátion Al3+ torna-se disponível às raízes das plantas, causa toxidez aos cultivos e os torna. inviáveis economicamente. Portanto, a calagem tem for finalidade torná-lo indisponível, por elevação do pH. A análise de solos é essencial para se entender os seus componentes químicos e físicos, além de possibilitar a definição do quanto se aplicará de calcário e fertilizante. Tornando-se necessária antes de se iniciar o cultivo, ela é o ponto de partida para a tomada de decisão sobre realizar o manejo físico e químico dos solos. A análise dos solos torna-se imprescindível antes de incorporá-losao cultivo. Sem ela, o manejo da fertilidade do solo será empírico, causando excessos e indisponibilidade de nutrientes, alterando o pH a níveis que inviabilizam a exploração em base econômica da agropecuária. Página 14 Tabela 1. Características físico-químicas de solo de Cerrado (Latossolo) natural (virgem) e depois de corrigido/fertilizado. Planaltina, DF. Característica Solo Física Química Areia Silte Argila M.O.* pH Al+3 (Ca+Mg)+2 P K g dm-3 cmolc+ mg dm-3 Virgem 340 190 450 20 4,7 1,9 0.4 0,9 15 Corrigido 5,8 0,0 3,4 9,0 62 *M.O. = Matéria orgânica. A análise dos componentes físicos e químicos dos solos é essencial à atividade agropecuária (Tabela 1). Os componentes físicos já mencionados: areia, silte e argila indicam a textura do solo, ou seja, se ele é arenoso, argiloso ou intermediário. Observa-se, ainda, a proporção de matéria orgânica (MO). Mesmo quando presente em baixa quantidade relativa, a MO representa a vida do solo, influenciando sua estrutura, retenção de água e de nutrientes. Nos solos de Cerrado, a MO responde por grande parte da capacidade de troca de cátions (CTC). As partículas de matéria orgânica ativa (húmus) apresentam carga negativa, funcionando como um grande ânion, respondendo pela CTC em especial nos solos de Cerrado. Quanto maior a CTC, maior a retenção de elementos químicos que atuam como nutrientes, tendo efeito direto na fertilidade dos solos. Percebe-se que mesmo depois de corrigido com calcário (Tabela 1), o pH do solo ainda é ligeiramente ácido, enquanto o alumínio intercambiável ou trocável está zerado. Observa-se ainda elevação no nível de Ca+2 e Mg+2 de forma considerável (Tabela 1). Observa-se que a aplicação de calcário neutraliza (torna indisponível) o alumínio (Al+3), presente na maioria dos solos brasileiros, em especial nos latossolos do Cerrado, eleva o pH e fornece cálcio (Ca) e magnésio (Mg) como nutrientes. Ca e Mg são imprescindíveis à planta, o primeiro integra a parede celular, refletindo no alongamento das raízes e o segundo é componente da molécula de clorofila (Mg). Ou seja, sem eles as plantas não aprofundam suas raízes no solo, deixando de absorver água e nutrientes e não realizam fotossíntese. O calcário é um dos insumos agrícolas mais baratos. Se por um lado os solos de Cerrado são ácidos e desprovidos de nutrientes, por outro, há abundância de rochas calcárias no bioma, tornando sua exploração acessível. Essa foi uma dádiva da natureza, mostrando que há solução para os problemas decorrentes da acidez dos solos e a mesma está ali mesmo no ambiente de produção. O calcário é composto por carbonatos de cálcio (CaCO3) e de magnésio (MgCO3), sais que se originam da reação entre base com força química intermediária [Ca(OH)2] e ácido orgânico, com fora química fraca (H2CO3). Página 15 Diferente de sal originário de base forte com ácido forte, o calcário não dissocia em água. A reação que ocorre leva tempo, daí a importância de se fazer calagem com antecedência ao plantio. Gessagem Para completar o conceito de correção dos solos, tem-se a gessagem ou aplicação de gesso agrícola (CaSO4). Este sal, prontamente dissociável, à semelhança de KCl, fornece Ca e S que são necessários à nutrição das plantas, movimentando-se com a água (também denominada solução do solo), criando condições para o crescimento radicular em profundidade, melhorando o aproveitamento de água e nutrientes que tenham lixiviado (movimentado com a água)para as camadas mais profundas do solo. A aplicação de gesso tem se tornado rotineira a partir de estudos que demonstraram a baixa disponibilidade e distribuição de cálcio no perfil do solo (RITCHEY ET AL., 1982). Com aplicação de gesso, resultando em movimentação de Ca, houve maior crescimento radicular, tornando as plantas resistentes a períodos de seca (veranicos) em plena fase reprodutiva das culturas (CARVALHO, M.; van RAIJ, 1997). Figura 6. Distribuição de raízes em solo sem e com gesso (CaSO4) Portanto calagem e gessagem são condicionantes, induzindo reações químicas que elevam o pH, aumentam a disponibilidade de elementos químicos no perfil do solo, preparando o ambiente para o cultivo. Fertilização Calcário e gesso são tratados como corretivos ou condicionantes do solo, por sua ação sobre o pH, elevando-o e, por consequência, contribuindo para indisponível o Al e movimentação de Ca no perfil do solo. Interferem naa Página 16 fertilidade do solo, por aumentar os níveis de Ca, Mg e S. Outros nutrientes, como o potássio (K) são supridos por fertilizantes, sais como cloreto ou sulfato de potássio. Na planta, o K está ligado diretamente ao transporte de produtos da fotossíntese. Na planta, o fósforo (P), está ligado ao nucleotídeo adenosina trifosfato (ATP). Absorvido em menores quantidades que K e nitrogênio (N), o P mostra- se necessário ao crescimento e à produção vegetal. Interfere nos processos de fotossíntese, respiração, armazenamento e transferência de energia, divisão e crescimento das células. Contribui para o crescimento prematuro das raízes, qualidade de frutas, verduras, grãos e formação das sementes. O elemento é suprido por superfosfatos ou fontes naturais, como fosfato reativo de Gafsa (Tunísia, Norte da Africa). O nitrogênio (N), requerido em grandes quantidades, faz parte da molécula de aminoácidos, alguns dos quais contém enxofre (S), compndo a cadeia de proteínas das células. São fontes de nitrogênio a uréia, o sulfato de amônio, a matéria orgânica, resíduos vegetais e aquele retirado do ar por fixação biológica, em um processo simbiótico. Os micronutrientes Zn, Cu, Mo, Mn, B, Fe, requeridos em muito pequenas quantidades, comparativamente a N, P e K, participam da composição de enzimas. Sem esses elementos, ou quando estão em baixo nível nos solos, as plantas deixam de atingir produtividades econômicas. Para entender como ocorrem as liberações de nutrientes no solo, toma-se o exemplo da reação entre base forte com ácido forte como, por exemplo, NaOH + HCl => NaCl + H2O, origina-se o sal de cozinha ou halita. Quando colocado em água, rapidamente dissocia, assim como KCl, este utilizado como fonte de potássio. O fenômeno da dissociação se deve à polaridade da molécula de água (Figura 7). Portando, assim como em água, ocorre similar reação na solução do solo, tornando o cátion K livre, podendo ser retido por cargas negativas (matéria orgânica, por exemplo) ou ser lixiviado às camadas mais profundas do solo ou levado por enxurradas, quando o solo se satura por água, originando o escorrimento. Dissociação Cátion Molécula de Água Ânion K+ O H Cl- K+ H Cl- Figura 7. Representação esquemática da molécula de água (H2O) e do sal (fertilizante) KCl dissociado, onde o cátion é atraído pelo átomo de oxigênio (O) e o ânion é atraído pelo átomo de hidrogênio (H). Página 17 O exemplo é dado para que o estudante se interesse por compreender como funcionam os solos e os fertilizantes – fontes de nutrientes essenciais às plantas. Assim, valorizará o estudo de química e, depois, de bioquímica (a química da vida), pois perceberá conexão entre teoria e prática à medida que avança no conhecimento. Quanto ao elemento Al, não é utilizado pelas plantas, causando toxidez e reduzindo crescimento radicular, contrapondo-se ao Ca e o Mg, necessários como nutrientes. Ademais, os níveis de fósforo (P) em solos virgens de Cerrado são geralmente baixos (Tabela 1), requerendo intensa adubação fosfatada inicial para elevar os níveis de P. O potássio (K), assim como cátions de outros sais dissociáveis, está sujeito à lixiviação, dependendo de manejo do solo e da planta, além do regime hídrico. No Cerrado, depois de corrigidos e fertilizados com calcário, gesso fósforo, potássio e micronutrientes, os solos estão prontos ao cultivo. A tecnologiadefinindo níveis de calagem, gessagem e de adubação com N, P e K tem norteado o estabelecimento de agricultura com elevado nível tecnológico, em ambiente antes explorado com pecuária extensiva, em baixos índices de eficiência. As grandes mudanças realizadas por tecnologia originária de pesquisa serão abordadas em detalhes nas disciplinas de solos. As bases químicas para compreender o funcionamento serão vistas quando o estudante seguir o fluxograma do Curso de Agronomia. Desenvolvimento da Agropecuária no Cerrado e o Ambiente Natural O Cerrado compreende um dos grandes biomas brasileiros em diversidade, superado apenas pelo da Amazônia. Depois do desenvolvimento da agricultura em seu domínio responde por mais da metade da produção de soja e do milho no Brasil, graças à aplicação de tecnologia de correção, fertilização, manejo e conservação dos solos e do melhoramento genético das plantas. Os detalhes de como se manejam os solos de Cerrado do ponto de vista físico, químico e biológico serão vistos no decorrer do curso de agronomia. O manejo dos solos compreende as ações para os cultivos tornando-os viáveis, ao mesmo tempo em que são mantidas suas propriedades físicas, químicas e biológicas. O estudante aprenderá que o solo não é apenas um suporte para as plantas e que, do ponto de vista físico, a manutenção de sua estrutura e porosidade são fundamentais, diante de cultivo intensivo como o praticado no Cerrado. Compare-se o funcionamento do solo em ambiente natural do Cerrado, com o das áreas agrícolas no mesmo bioma – produto da intervenção humana. No ambiente natural, há um equilíbrio, mantendo-se o fluxo da água. Como ilustrado em aula, as grandes área planas, conhecidas como “chapadas” são captadoras de água. A água penetra e percorre o grande volume de solo até atingir as camadas impermeáveis formadas pelas rochas. Assim, não é em vão que o Cerrado seja denominado de “caixa d’água”, alimentando as nascentes Página 18 de grandes rios das bacias Paraná-Prata, São Francisco, Tocantins-Araguaia e Amazônica (Figura 8). Ainda que o ambiente natural seja desfavorável ao cultivo de espécies de interesse para o ser humano, como as culturas de milho, feijão e soja, por exemplo, a ocorrência e a distribuição de vasto número de espécies originadas neste ambiente, demonstra a adaptabilidade das plantas ao ecossistema a que pertencem, onde evoluíram. aa b Figura 8. Ambiente de Cerrado: a) vegetação e paisagem; b) solo, raízes, reservatório de água e rocha impermeável (material de origem). Tolerantes aos condicionantes de acidez dos solos, escassez de nutrientes minerais e ao longo período de seca, as plantas do Cerrado povoam as áreas com seus sistemas radiculares próprios, explorando diferentes volumes de solo. Mantêm-se, neste conjunto, a porosidade que permite a infiltração de água, e a estrutura dos solos (Figura 9). No Cerrado, estes são, em geral, profundos antes de atingir a camada impermeável formada pelas rochas. Aí se encontra o grande reservatório de água que permite alimentar as nascentes durante o ano, mesmo em plena época de seca. Solo – Perfil Radicular a a Reservatório Alimentador de Nascentes, Cursos D’água Rocha (impermeável ) Página 19 Chuva (precipitação) Figura 9. Chuva no Cerrado: Quantidade, em valores médios, suficiente para atender a demanda das plantas, porém concentra-se em seis meses. Neste ponto, coloca-se um tema para reflexão. Quando os solos são mal- manejados, com preparo e cultivos repetitivos, compactando-se a camada superior ou arável (0-20 cm), a água reduz a infiltração, não se recarrega o reservatório subterrâneo, as nascentes escasseiam e secam, os rios tornam-se intermitentes. Ou seja, diminuem a vazão no período da seca e transbordam no período chuvoso. A produção agropecuária em solo compactado fica comprometida, com erosão e perda de nutrientes. Como agravante, reduz-se a geração de energia, a navegação fluvial, a irrigação no período da seca; finalmente, morrem os rios, levando junto todos que deles dependem. Certamente, quando se abordarem temas específicos como irrigação e drenagem, manejo e conservação dos solos, percebe-se que, como mencionado em aula, a forma de aprendizagem é cartesiana. O objetivo maior da formação é juntar ou integrar as partes para formar o todo – o coroamento da busca que se inicia na introdução à agronomia. Esse conceito de aprendizagem, conhecendo as partes que são integradas para gerar o todo, domina o comportamento humano nas ciências, tendo sido desenvolvido por René Descartes no século XVII (DESCARTES, 1996). O pensador estabeleceu as bases da ciência moderna, junto com outros da mesma época, como Francis Bacon e, antes deles, Galileu Galilei. Domesticação de Plantas e Animais O que se entende por domesticar? O ato de domesticar ou de controlar plantas e animais é o resultado da interferência humana sobre plantas e animais direcionando os tipos que se adaptam aos seus interesses. Diferente da teoria evolucionista, que define a seleção natural como agente, favorecendo a sobrevivência do mais adaptado (Darwin, 1859). Como foi visto em aula, as plantas e animais passaram por uma etapa de cultivo e domesticação, Nuvem Página 20 respectivamente, quando nossos ancestrais deixaram de ser nômades. Isto ocorreu logo depois do fim da última grande glaciação continental, ou era geológica denominada de Holoceno, ocorrida há 12.000 anos. Nesse período teve início o cultivo das plantas e dos animais e surgiram as primeiras ferramentas, precursoras da mecanização da agricultura, aumentando a capacidade e eficiência de trabalho. A cultivação ou domesticação, isto é a seleção de plantas e animais por características de interesse ao ser humano, teve início em várias partes do planeta, por iniciativa de comunidades. Ao deixar a vida nômade de caçador e coletor, o ser humano se fixou em um lugar, formando comunidades. Surgiram as cidades e a civilização. A domesticação foi um processo praticado por nossos ancestrais que se tornaram essencialmente agricultores, convivendo com as plantas e os animais. Em tempos modernos, quando se pratica agricultura com altos níveis de tecnologia, as plantas e animais melhorados tiveram sua base no legado dos ancestrais. Ou seja, o melhoramento genético foi moldando as culturas para atender necessidades do ser humano. Com o passar do tempo, a humanidade tornou-se mais urbana do que rural. Nos tempos atuais, a convivência com plantas e animais, que foram base da domesticação, tem, gradativamente, sido abandonada. Perguntas que caberiam aqui: Como será a domesticação/cultivo do futuro, considerando-se a existência de inúmeras espécies de interesse para a humanidade e que se encontram em estado silvestre? Quantas plantas e animais que poderiam contribuir para melhorar a existência humana estarão disponíveis, dentre milhares identificadas pela ciência? A propósito, como se diferenciam as plantas cultivadas daquelas existentes na natureza. Algumas delas são associadas aos cultivos como as plantas daninhas ou invasoras. Na tabela 2 encontram-se algumas características diferenciadoras de plantas cultivadas e silvestres. Verifica-se que, em linhas gerais, as plantas cultivadas dependem inteiramente do ser humano, ou seja, não se reproduzem espontaneamente. Outra pergunta que se poderia formular. Seria possível infestar áreas agrícolas com sementes soja ou milho? Comparem-se as características das plantas domesticadas e das plantas daninhas e veja-se, por exemplo, que o ser humano, ao domesticar, foi moldando as plantas, eliminando dormência. Sementes dormentes germinam ao longo do tempo, enquanto as de soja ou feijão germinam quando semeadas, dependendo do ser humano para crescer e reproduzir. Página21 Tabela 2. Características de separação entre espécies de plantas silvestres e domesticadas. Característica Espécie Silvestre Cultivada Altura de planta Elevada Reduzida Ramificação Intensa Pequena Maturação Indefinida Coincidente Semente Dormente/Menor Não-dormente/Maior Deiscência Presente Ausente Trilha Difícil Fácil Germinação Não-Sincronizada Sincronizada Dormência Presente Ausente Pelos, Espinho Presentes Ausentes Substância Tóxica Presente Ausente Os animais, à semelhança das plantas, foram domesticados por seres humanos, visando atender aos seus interesses em tração (trabalho), fontes de alimentos, de fibras, em proteção e lazer. Assim, alguns como cães e gatos têm servido à humanidade marcando sua presença em vários períodos da história. Veja-se a diversidade de raças (variações da mesma espécie) de cães. Estima-se que cães e humanos estejam juntos há pelo menos 20.000 anos, antes mesmo do final da grande glaciação e da domesticação de plantas, com o subsequente desenvolvimento da agricultura. Sua função, como companheiro, na defesa e como condutor de rebanhos, fez com que seleções fossem conduzidas em várias partes do mundo. A variação, com diferentes formas e tamanhos, teria surgido do lobo, ancestral dos cães. Igualmente, o boi teria se originado de espécies ancestrais, como o auroque (Bos primigenius), dando origem a Bos taurus subespécie indicus e B. taurus subespécie taurus e suas diversas raças. O mesmo raciocínio é estendido aos animais que servem ao ser humano, tendo sido selecionados (modificados) para atender ao seu interesse. Citam-se, entre as características, docilidade, força, tamanho, tipo, produção (leite, carne e ovos). Figura10. Bos primigenius, ancestral de B. taurus subespécie indicus (indiano) e B. taurus subespécie taurus (europeu e africano). Página 22 Os animais domesticados dependência do ser humano, diferenciando dos animais silvestres que, independentemente, se multiplicam e vivem em sua própria busca por alimentos. Característica marcante nos animais silvestres é seu instinto de ataque e defesa, tornando-os hábeis em defender seu território, além da busca por saciarem a fome na caça (animais carnívoros). Centros de Origem das Plantas e dos Animais Domésticos As plantas e animais cultivados que hoje são o legado de nossos ancestrais tiveram sua origem em diversas partes do planeta. O surgimento de civilizações, a partir da vida sedentária, quando o ser humano deixou o comportamento nômade, foi fruto dessa proximidade entre seres humanos e a vida ao redor. Ao conviver com as plantas e animais, espécies e variedades da mesma espécie foram selecionadas para atender a necessidade humana em alimentos, fibras, madeira, combustível, cosméticos, medicinais, decoração dentre os inúmeros usos Com o crescente intercambio entre povos, a variabilidade, tão necessária ao processo contínuo foi se dispersando para além dos centros de origem. Na atualidade, pode-se afirmar que os seres humanos são cosmopolitas. Em uma refeição, por exemplo, no Brasil: quando comemos arroz, este teve origem e foi domesticado na Ásia. O feijão em outras partes do continente americano. A complementação por salada contendo hortaliças – alface, tomate, cebola, alho – também são espécies exóticas. Ao se incluir carne de boi (originário da Ásia) ou de porco (originário da Ásia - Oceania), pão de trigo (originário da Ásia), descobre-se que nossa sustentação depende de plantas e animais que têm origem em alguma parte do planeta Terra. Por outro lado, quando comemos produtos e derivados da mandioca, do milho, amendoim, castanha de caju, jabuticaba, goiaba, abacaxi e maracujá, estamos prestigiando os produtos da terra brasilis, (antes da descoberta da América, terrae incognitae) domesticados pelas populações indígenas que nos antecederam. No século XIX, De Candole e Darwin (DARWIN, 1959) realizaram os primeiros estudos sobre as origens das plantas cultivadas. Por volta de 1885, De Candole afirmou que nos centros de origem as plantas ainda seriam encontradas no seu estado selvagem e com a máxima diversidade genética. Contudo, foi um agrônomo russo, Nicolai Ivanovich Vavilov, quem efetivamente definiu centros de origem das plantas cultivadas. Vavilov realizou estudo minucioso da sistemática, da morfologia, da genética, da citologia e da imunologia das plantas cultivadas. Entre 1920 e 1950, como pesquisador do Instituto de Fitotecnia de Leningrado, comandou a equipe de pesquisadores que concluiu os levantamentos, chegando às cartas da diversificação das plantas (Figura 11). Página 23 Figura 11. Centros de origem das espécies cultivadas (VAVILOV, 1992), primeira aproximação dando origem a outras pesquisas. Para chegarem a estas conclusões os pesquisadores associaram, aos estudos de botânica das plantas, preciosos dados históricos que indicavam a área de sua ocorrência antes dos movimentos comerciais e da agricultura. Onze zonas de diversificação foram definidas e exploradas, entre 1923 e 1933, por missões de pesquisadores russos e, entre 1935 e 1939, por missões de pesquisadores alemães. Vavilov relatou, em sua obra, que as onze zonas de diversificação das plantas cultivadas podiam ser agrupadas em oito centros de origem. Esses centros de origem foram por ele definidos como independentes, ou seja, separados por algum tipo de barreira geográfica como desertos, oceanos, cadeia de montanhas etc., cada um sendo identificado por grupos de espécies nele originadas. Em cada centro de origem foram identificadas dezenas e às vezes centenas de espécies vegetais relacionadas com as plantas cultivadas. Dessas algumas têm importância para a agricultura brasileira e são citadas depois dos breves comentários sobre cada centro. Nesta relação de centros de origem e respectivas espécies, aparecem os gêneros e famílias botânicas. Centro Chinês Considerado como o maior de todos os centros de origem das plantas cultivadas, onde Vavilov listou 136 espécies das quais algumas são apresentadas a seguir: • Alho e Cebola (Allium spp. - várias espécies, Alliaceae) • Bambu (Bambusa spp. - várias espécies, Poaceae) • Rami (Bohemeria nivea, Urticaceae • Couves, Repolhos (Brassica spp. - várias espécies, Brassicaceae) • Laranja e Limão (Citrus spp., Rutaceae, centro secundário) Página 24 • Caqui (Diospyrus kaki, Ebenaceae) • Soja (Glycine max L. (Merrill), Fabaceae) • Ameixa, Nectarina e Pêssego (Prunus spp. - várias espécies, Rosaceae) • Pera (Pirus comunis - várias espécies afins, Rosaceae) • Rabanete (Raphanus sativus, Brassicaceae) Centro Indiano Segundo centro em importância, com 117 espécies cultivadas conhecidas, dentre as quais se destacam: • Mostarda-negra (Brassica nigra, Brassicaceae) • Guandu (Cajanus cajan L. Fabaceae) • Grão-de-bico (Cicer arietinum L., Fabaceae) • Laranja e Limão (Citrus spp. - várias espécies, Rutaceae) • Coco (Cocus nucifera, Arecaceae • Pepino (Cucumis sativus, Cucurbitaceae) • Cará (Dioscorea spp., Dioscoreaceae) • Inhame (Colocasia esculenta, Araceae) • Algodão (Gossypium herbaceum, Malvaceae) • Manga (Mangifera indica, Anacardiaceae) • Arroz (Oryza sativa, Poaceae) • Pimenta-do-reino (Piper nigrum, Piperaceae) • Cana-de-açúcar (Saccharum spp., Poaceae) • Sorgo (Sorghum vulgare, Poaceae, centro secundário) Centro Indo Malaio Pode-se considerar este centro de origem como extensão do Centro Indiano, incluindo todas as ilhas da Malásia e da Indonésia. Listam-se as seguintes espécies de interesse para a agricultura brasileira: • Coco • Inhame (várias espécies) • Banana (Musa spp. - várias espécies, Musaceae) • Pimenta-do-reino • Cana-de-açúcar Centro Asiático Central Este centro, sendo menor do que os anteriores, abrange o oeste da China e aregião que corresponde ao Cazaquistão, Quirguistão, Tajiquistão, Uzbequistão, Turcomenistão e Afeganistão. Dentre as espécies mais importantes que teriam sido domesticadas, destacam-se: Página 25 • Cebola • Alho • Grão-de-bico • Melão (Cucumis melo L., Cucurbitaceae, centro secundário) • Cenoura (Daucus carota, Apiaceae) • Algodão • Lentilha (Lens culinaris, Fabaceae) • Linho Têxtil (Linum usitatissimum, Linaceae) • Pera • Ervilha (Pisum sativum L., Fabaceae) • Rabanete • Centeio (Secale cereale, Poaceae, Centro Secundário) • Espinafre (Espinaca oleraceae, Amaranthaceae) • Trigo (Triticum spp., Poaceae - várias espécies) • Feijão-fava (Vicia faba L., Fabaceae) • Uva (Vitis vinifera, Vitaceae) Centro Oriental Próximo ou Crescente Fértil Este centro tem, como região mais importante, aquela que é denominada Ásia Menor, oriente médio, ou Crescente Fértil. Inclui o território onde se encontra o Iraque, antiga Mesopotâmia, e o Iran, também conhecido como Pérsia, considerado um dos importantes centros de origem da agricultura. Essa região, na atualidade, tem sido conturbada por guerras e conflitos armados. As espécies domesticadas mais importantes são: • Cebola (Centro Secundário) • Alho-porro (Allium apeloprasum var. porrum, Alliaceae) • Aveia (Avena sativa L., Poaceae) • Beterraba (Beta vulgaris L., Amaranthaceae, centro secundário) • Repolho (Brassica oleraceae, Brassicaceae) • Mostarda-negra • Melão • Grão-de-bico • Cenoura • Figo (Ficus carica L., Moraceae) • Alface (Lactuca sativa L., Asteraceae) • Lentilha (várias espécies) • Linho têxtil • Alfafa (Medicago sativa L., Fabaceae) • Pera (várias espécies) • Ervilha (centro secundário) • Centeio (Secale cereale L. - várias espécies) Página 26 • Trigo (Triticum spp. - várias espécies) • Uva • Maçã (Malus domestica, Rosaceae - várias espécies) Centro Mediterrânico Este centro agrupa o Norte da África e o Sul da Europa, ou seja, toda região do Mar Mediterrâneo. Algumas espécies originadas nesta região do mundo são: • Cebola • Alho-porro • Alho (Centro Secundário) • Aspargo (Asparagus officinalis L., Asparagaceae) • Beterraba Silvestre • Beterrabas (hortaliça e açucareira) • Nabo (Brassica rapa L., Brassicaceae) • Mostarda-negra • Repolho • Grão-de-bico • Alface • Lentilha • Tremoço (Lupinus spp. - várias espécies, Fabaceae) • Ervilha • Trigo (Triticum spp. - várias espécies) • Feijão-fava Centro Abissínio Região da África atualmente conhecida como Etiópia, distinguindo-se pelo grande número de cereais, com destaque para as espécies: • Grão-de-bico • Café (Coffea arabica L., Rubiaceae) • Quiabo (Abelmoschus esculentus, Malvaceae) • Cevada (Hordeum vulgare L., Poaceae) • Lentilha • Linho Têxtil • Ervilha • Mamona (Ricinus communis, Euphorbiaceae) • Sorgo • Trigo (Triticum spp., Poaceae - várias espécies) • Feijão-fava (Centro Secundário) • Caupi (Vigna sinensis L., Fabaceae) Página 27 • Tef (Eragrostis tef (L.) Moench, Poaceae) Centro Mexicano do Sul e Centro-Americano Este centro engloba também as Antilhas. Muitas das espécies têm origem e são adaptáveis a condições de solo e clima (edafoclimáticas) das regiões brasileiras. Na realidade algumas espécies, como para outros centros, são de ocorrência mais abrangente do que se previa na época de Vavilov. São elas: • Sisal (Agave sisalana, Agavaceae) • Caju (Anacardium occidentale L., Anacardiaceae) • Feijão-de-porco (Canavalia ensiformis, Fabaceae) • Pimenta e Pimentão (Capsicum spp., Solanaceae, várias espécies) • Mamão (Carica papaya L., Caricaceae) • Abóboras (Cucurbita spp., Cuicurbitaceae, várias espécies) • Algodão (Gossypium hirsutum, G. barbadense, Malvaceae) • Batata-doce (Ipomea batatas L., Convolvulaceae) • Abacate (Persea gratissima L., Lauraceae) • Feijão "Ayocote" (Phaseolus coccineus L., Fabaceae) • feijão-de-lima (Phaseolus lunatus, Fabaceae) • Feijão (Phaseolus vulgaris L., Fabaceae) • Goiaba (Psidium guajaba L., Myrtaceae) • Cacau • Milho (Zea mays L., Poaceae) Centro Sul Americano Este centro estende-se pela região da Cordilheira dos Andes, especialmente Bolívia, Colômbia, Equador e Peru. Algumas das espécies de maior importância são: • Abóbora (Cucurbita pepo, Cucurbitaceae, várias espécies) • Algodão • Tomate (Solanum lycopersicum, Solanaceae) • Fumo (Nicotiana tabacum L., Solanaceae várias espécies) • Maracujá (Passiflora edulis L. - várias espécies) • Feijão-de-lima - Sementes grandes (Centro Secundário) • Feijão (Centro Secundário) • Goiaba • Batata (Solanum tuberosum L., Solanaceae - várias espécies) • Milho (centro secundário) • Batata Doce Página 28 Ligados ao Centro Sul Americano, encontram-se, por extensão os centros da Ilha de Chiloé e Brasileiro-Paraguaio. Centro Ilha de Chiloé Extensão do Centro Sul-Americano, o menor de todos não só pela pequena extensão territorial, mas no número de espécies: apenas quatro, com destaque para: • Batata (Solanum tuberosum) Centro Brasileiro-Paraguaio Subdivisão do Centro Sul-Americano onde se destacam as seguintes espécies: • Caju • Abacaxi (Ananas comosus L. - várias espécies) • Amendoim (Arachis hyopogeae L., Fabaceae) • Castanha-do-pará (Bertholletia Excelsa L., Lecythidaceae) • Seringueira (Hevea brasiliensis L., Euphorbiaceae) • Erva-mate (Ilex paraguaiensis L., Aquifoliaceae) • Mandioca (Mniot esculenta L., Euphorbiaceae) • Jabuticaba (Myrciaria cauliflora, Myrtaceae) • Maracujá (Passiflora spp., Passifloraceae) • Cacau (Theobroma spp., Ssterculiaceae - várias espécies) • Cupuaçu (Theobroma grandiflorum, Sterculiaceae) Na imensa lista de espécies domesticadas, algumas aparecem mais de uma vez nos centros de origem, demonstrando duplicação. Poderia se perguntar, relativo a algumas espécies: Como é possível cacau ter origem em uma região tão vasta como a América Tropical? Ou, cevada tendo se originado em Ásia e África, igualmente uma imensa área? Outras espécies não aparecem, como o girassol, dentre as referenciadas por Vavilov. Onde surgiu ou tem maior diversidade? Trata-se de uma das poucas espécies, originária da América do Norte (Estados Unidos), de domesticação relativamente recente. Aparecem ainda espécies madeireiras, como eucalipto (Eucalyptus spp., Myrtaceae, várias espécies) também não listadas por Vavilov. Esta planta, originária da Austrália, grande acumuladora de celulose tem sido base da produção de papel no Brasil e outras regiões tropicais e subtropicais do mundo. Modernamente, alguns autores têm sugerido modificações na proposta original de Vavilov, especialmente em razão da sobreposição que ocorre entre os centros em relação a muitas espécies. Obviamente, como mencionado, a teoria foi formulada há quase 100 anos, quando os meios de comunicação não eram tão fáceis. Também, não se levava em conta o modo de reprodução e Página 29 propagação das espécies. Assim, o algodão apresenta espécies asiáticas ou africanas e espécies americanas. Uma teoria seria a associação dessas espécies com ambiente insular (de ilhas). As sementes flutuam e podem ser levadas por correntes oceânicas, dispersando e dando origem a espécies e variedades. Imagine-se coqueiro (Cocus nucifera), tendo se originada na Ásia tropical, em áreas litorâneas. Os frutos secos quando caem flutuam e são levados pelas correntes, dispersando e ampliando sua ocorrência no mundo tropical. Modernamente, sugere-se mudança de terminologia usando-se o nome de Centros de Diversidade Genética em lugar de Centros de Origem. Considerando que centros de origem são definidos como a região ou local onde as plantas passaram do estado silvestre para o de cultivadas, e que nem sempre ficou delimitado,entende-se a polêmica. Os trabalhos de identificação e definição dos centros de origem das plantas foram feitos na primeira metade do século XX, ou seja, recentemente, em comparação a existência e domesticação das espécies. Assim, muitos autores preferem considerar centros de diversidade genética a partir dos quais houve a dispersão das espécies. Por outro lado, por formas de propagação – mecanismo de dispersão: estrutura da semente (com plumas, aladas, flutuantes), vetores (insetos, pássaros e outros animais, incluindo o próprio ser humano), houve dispersão aumentando a área de abrangência. Desde antes da história, tem havido intercâmbio entre populações de humanos. Possivelmente, esta foi uma forma efetiva de ampliar-se a área de abrangência e diversidade nas espécies cultivadas. Um exemplo é a quinoa cujo centro de origem primário seriam os arredores do Lago Titicaca. O lago situa-se a 3.800m de altitude sobre o nível do mar. Entretanto, existe quinoa nos vales (2.000-3.000 m) e em outras partes da cordilheira dos Andes. No apogeu do império Inca, pouco antes da conquista espanhola, cultivava-se quinoa desde o Sul da Colômbia até o Norte da Argentina e do Chile. A introdução do cultivo em locais com grande variação de ambiente (clima e solo) fez surgirem novos recombinantes genéticos, aumentando a variabilidade. Esta seria uma forma de gerar diversidade, extrapolando aos centros de origem (SPEHAR et al., 2014). O mesmo fenômeno pode ter ocorrido com as espécies cultivadas com amplos usos (alimentação e matéria prima – alimento animal, fibra etc.), como milho, algodão, soja, cevada e aveia. Dos animais domesticados, destacam-se os asininos (asno ou jumento), os equinos (cavalo), os bovinos (boi), os suínos (porco), os caprinos (cabra), os ovinos (ovelha) e as aves (galináceos). Domesticados na Ásia, representam parcela considerável da produção de carne, leite, ovos e derivados consumidos em todo o mundo. Algumas das espécies de grande porte se destacam na tração animal, muito comum no passado. Existem outros animais domesticados regionalmente, como o camelo, a lhama e a alpaca (camelídeos). Página 30 De uma forma geral e para facilitar nossa percepção, associem-se espécies de origem tropical e de ambiente de clima temperado, com os respectivos continentes de origem. Assim, as várias espécies, perenes, de citros (Citrus spp.), maçã e pera (Pirus spp.) foram domesticadas na Ásia subtropical, bem como a soja, o arroz, o trigo, a aveia, o grão-de-bico, espécies anuais. O feijão (Paseolus vulgaris), o milho (Zea mays), espécies anuais foram domesticados no continente americano, assim como o cacau (Teobroma cacao), o caju (Anacardium ocidentale), perenes, no ambiente tropical. Classificação Binomial de Plantas Animais e Micro-organismos Até o século XVIII, as plantas e os animais eram classificados por seus nomes comuns. Isto causava problemas devidos aos regionalismos e significados, dificultando sua identificação correta. Nas ciências biológicas começaram esforços, a partir do século XVVII, no sentido de se criar uma denominação que universalizasse os nomes, usando critérios científicos. Surge, no século seguinte a nomenclatura binomial ou nomenclatura binária designa o conjunto de normas que regulam a atribuição de nomes científicos às espécies de seres vivos. O nome binominal porque cada espécie é denominada por duas palavras: o gênero e o epíteto específico, normalmente um adjetivo que qualifica género. Tome-se o exemplo do arroz que recebe a classificação de Oryza sativa L. Entendendo como se compõe a classificação: Oryza – nome dado ao gênero; sativa a espécie deste gênero. Utilizaram-se latim e grego para designar os nomes em sistemática. Na tradução literal, significa arroz cultivado. Assim, tem-se Oryza, gênero, que neste caso, em latim, é feminino. A espécie sofre a flexão de gênero e recebe o nome de sativa (cultivada). O exemplo de uso do masculino vem de Pisum sativum L. Pisum, gênero, significando ervilha, enquanto sativum (cultivado) flexiona com o gênero. Oberve-se que os nomes sào grafados em itálico e depois do nome binomial, aparece o nome de quem classificou. Seguem outros exemplos para ilustrar: Phaseolus vulgaris L. (significando feijão comum ou popular). O L. é a abreviatura de Linaeus ou Lineu. Manihot esculenta Crantz. é binômio de gênero e espécie para mandioca, significando mandioca comestível. Crantz, depois do nome se refere a Heinrich Johann Nepomuk von Crantz, taxonomista do século XVIII. Com estes exemplos e definições, objetivamos demonstrar que a nomenclatura binomial se tornou referência para a classificação científica das plantas inicialmente e de todos os seres vivos sendo regulada pelos códigos específicos da nomenclatura botânica, zoológica e bacteriológica. Foi primeiramente proposta pelo naturalista suíço Gaspard Bauhin, no século XVII e formalizada por Carl Von Linné no século seguinte. Os nomes utilizados são em latim, ou numa versão latinizada da palavra ou das palavras que se pretende utilizar. O nome genérico e o epíteto específico são escritos em tipo Página 31 itálico, ou, alternativamente, ser sublinhados, seguidos pelo autor ou autores da descrição. Embora no âmbito do esforço de unificação da nomenclatura biológica os conceitos tenham sido fundidos, tendo hoje o mesmo significado, tradicionalmente, no campo da zoologia, o conceito é referido como "nomenclatura binominal", enquanto que, no campo da botânica, da micologia e da bacteriologia, o conceito é, geralmente, apelidado "nomenclatura binária" ou, por vezes, "nomenclatura binomial". Como exemplos de micro-organismo, temos o fungo Cercospora sojina Hara ou mancha olho-de-rã, que causa doença em soja. Cercospora vem do grego kerkos (Κέρκος), cauda e spório (σπόριο). Portanto, esporo com cauda e soutzína (σουτζίνα) da soja. Hara foi o micologista Kanesuke Hara quem classificou o patógeno (causador de doença). Dentre as bactérias patogênicas tem-se Xanthomonas albilieans (Ashby) Dowson em cana-de-açucar, do grego, xanthos = amarelo; monas = unidade ou ξανθόμων; albilineans do latim = linhas brancas. A taxonomia foi primeiramente definida por Ashby e depois por Dowson. A nomenclatura binomial é o método universalmente aceito para a atribuição do nome científico a espécies (com excepção dos vírus). Como o termo "binomial" sugere, o nome científico de uma espécie é formado pela combinação de dois termos: o nome do género e o descritor específico. Apesar de alguns pormenores diferirem consoante o campo da biologia em que a espécie se insere, os traços determinantes do sistema são comuns e universalmente adaptados: As espécies são identificadas por um nome composto por dois nomes: um nome genérico e um descritor específico. Nenhum outro taxon pode ter nomes compostos por mais de um complemento. As subespécies têm um nome composto por três nomes, ou seja, um trinome, colocados pela seguinte ordem: nome genérico, descritor específico e descritor subespecífico. Exemplos: Rhea americana alba, onde alba é a subespécie; Canis lúpus (lobo), recebe o nome trinomial de Canis lupus familiaris, ou cão doméstico; Equus asinus var. catalana é o nome do jumento da Catalunha, Espanha. Todos os taxa hierarquicamente superiores à espécie tem nomes compostos por uma única palavra, ou seja, um "nome uninominal". O primeiro termo, o nome genérico é sempre escrito começando por uma maiúscula, enquanto o descritor específico (em zoologia, o nome específico, em botânica o epíteto específico) nunca começa por uma maiúscula, mesmo quando seja derivado de um nome próprio ou de uma designação geográfica. :Nestes casos, Carolus Linnaeus usava maiúscula no descritor específico, sendo prática comum até princípios do século XX capitalizar o descritor específico se este derivassede um nome próprio. Página 32 Figura 12 Fac-símile de Species Plantarum e Sistema Naturae, livros publicados pelo taxonomista Caroli Linnaei (Carl Nilsson Linnæus) no século XVIII. Relações Atmosféricas, Radiação Solar e a Vida no Planeta Terra Radiação solar, ou energia radiante emitida pelo Sol, é a transmitida por ondas eletromagnéticas. Aproximadamente, metade desta energia é emitida como luz visível na parte de frequência mais alta do espectro eletromagnético e o restante na do infravermelho próximo e como radiação ultravioleta. A radiação solar fornece anualmente para a atmosfera terrestre 1,5 x 1018 kWh de energia. Esta, além de suportar a vasta maioria das cadeias tróficas ou alimentares, tem sustentado a vida na Terra, sendo a principal responsável pela dinâmica da atmosfera terrestre e pelas características climáticas do planeta. Densidade Média do Fluxo Energético A densidade média do fluxo energético proveniente da radiação solar é de 1.367 W/m2, quando medida num plano perpendicular à direção da propagação dos raios solares no topo da atmosfera terrestre. O valor médio, ou constante solar, foi adotado como padrão pela Organização Meteorológica Mundial. Mesmo assim, flutua durante o dia e cada dia, além de variar com a constante alteração da distância da Terra ao Sol, consequência da forma elíptica da órbita terrestre e das alterações na superfície do Sol (cromosfera e Página 33 coroa solar). Ali surgem pontos mais aquecidos e frios em constante mutação, associadas a erupções cromosféricas e outros fenómenos que se traduzem na formação das manchas solares e na complexa dinâmica dos ciclos solares. A Terra recebe energia que é determinada pela projeção da sua superfície sobre um plano perpendicular à propagação da radiação (π R2, onde R é o raio da Terra). Como o planeta roda em torno do seu eixo, esta energia é distribuída, embora de forma desigual, sobre toda a sua superfície (4 π R2). Daí a radiação solar média recebida sobre a terra, ou insolação, corresponde a 342 W/m2, a quarta parte da constante solar. O valor real recebido à superfície terrestre depende da latitude e da época do ano (em função da posição da Terra ao longo da eclíptica), do estado de transparência da atmosfera sobre o lugar, em particular da nebulosidade. Na atualidade, a radiação solar se mede com radiómetros que registam a composição espectral e a energia recebida. Composição Espectral Espectro da irradiância solar acima da atmosfera (azul) e à superfície terrestre (amarelo). A radiação solar que atinge o topo da atmosfera terrestre provém da região da fotosfera solar, uma camada ténue de plasma com aproximadamente 300 km de espessura e com uma temperatura superficial da ordem de 5 800 K (5800 K − 273,15 = 5526,85 °C). A dependência entre composição espectral e temperatura faz com que o espectro da luz solar corresponda, aproximadamente, ao de um corpo negro aquecido a cerca de 6 000 K. Mesmo assim, apresenta assimetria resultante da maior absorção da radiação de comprimento de onda mais curto pelas camadas exteriores do Sol. Em termos de comprimentos de onda, a radiação solar ocupa a faixa espectral de 100 nm a 3.000 nm (3 μm), tendo uma máxima densidade espectral em torno dos 550 nm, comprimento de onda que corresponde sensivelmente à luz verde amarelada, A parte mais alongada do espectro, tem a sua máxima intensidade na banda dos infravermelhos próximos, decaindo lentamente com a diminuição da frequência. Quanto à radiação mais energética, isto é, ondas de comprimento curto, apesar da maior parte ser absorvida pela atmosfera, a radiação ultravioleta (UV) é suficiente efeitos danosos sobre os seres humanos. Plantas são submetidas a luz solar durante o dia, expostas à radiação. Os raios UV causam danos, porém elas possuem um forte mecanismo de proteção. Na verdade, elas utilizam um que os humanos também usam, mas de forma bem mais eficaz, e foi isso que um novo estudo publicado na revista Nature Communications mostrou. O mecanismo funciona assim: o DNA é formado por duas fitas (hélices, no nome “científico”) que formam uma espécie de espiral. Quando esse DNA é danificado pelos UV, proteínas responsáveis pelo conserto a trocam por uma nova. Esse processo é chamado de reparo por Página 34 excisão (remoção) de nucleotídeo — que são as unidades do DNA formada pelas bases adenina (A), guanina (G), citosina (C) e timina (T). Esse processo é chamado de reparo por excisão (remoção) de bases ou nucleotídeos Interação com a Terra A energia solar incidente sobre a atmosfera e a superfície terrestre segue um de três destinos: ser refletida, absorvida ou transmitida. Parte substancial da energia recebida sobre a superfície terrestre é reenviada para o espaço sob a forma de energia refletida. Nuvens, massas de gelo, neve e a superfície terrestre atuam como refletores, reenviando para o espaço entre 30 e 40% da radiação recebida (enquanto a Lua reflete sob a forma de luar apenas 7 a 12% da radiação incidente). A razão entre radiação refletida e incidente chama-se albedo. Absorção Atmosférica e o Efeito Estufa Entre a irradiância do Sol medida fora da atmosfera e a energia que atinge a superfície da Terra, existem diferenças substanciais resultantes da absorção atmosférica. Esta é seletiva, atingindo o seu máximo em torno dos pontos centrais dos espectros de absorção dos gases atmosféricos. Considere- se a elevada absorção do ozónio (O3) atmosférica na banda dos UV e no efeito do vapor de água (H2O) e do dióxido de carbono (CO2), estes atuando essencialmente sobre os comprimentos de onda maiores. A absorção seletiva está na origem do efeito de estufa, devido ao fato da radiação terrestre, resultante do retorno da radiação solar ao espaço por via do aquecimento da Terra, ser feita essencialmente na banda dos infravermelhos longos, para a qual o CO2 tem grande capacidade de absorção. A parcela absorvida dá origem, conforme o meio, aos processos de foto conversão e termo conversão. Na foto conversão, a energia absorvida é remetida, embora em geral com frequência diferente, sendo os novos fótons em geral sujeitos a absorções, em efeito cascata, terminando em termo conversão - captura de energia e conversão em calor, passando o material aquecido a emitir radiação com um espectro correspondente à sua temperatura, o que, no caso da Terra, corresponde à radiação infravermelha que forma o grosso da radiação terrestre. Transmissão da Energia De toda a radiação solar que chega às camadas superiores da atmosfera, apenas uma fração atinge a superfície terrestre, devido à reflexão e absorção dos raios solares pela atmosfera. A fração que atinge o solo é constituída por uma componente direta (ou de feixe) e por uma componente difusa. Dessas componentes, se a superfície receptora estiver inclinada com Página 35 relação à horizontal, haverá uma terceira componente refletida pelo ambiente circundante (nuvens, solo, vegetação, obstáculos, terreno). Antes de atingir o solo, as características da radiação solar (intensidade, distribuição espectral e angular) são afetadas por interações com a atmosfera devido aos efeitos de absorção e espalhamento. Essas modificações são dependentes da espessura da camada atmosférica atravessada (a qual depende do ângulo de incidência do Sol, variável ao longo do dia). Este efeito é em geral medido por um coeficiente designado por Coeficiente de Massa de Ar, o qual é complementado por um fator que representa as condições atmosféricas e meteorológicas existente no momento. O Equilíbrio Energético no Planeta Em valores médios, da radiação solar incidente (sobre o sistema Terra/atmosfera), tem-se que: * 19 % são perdidos por absorção pelas moléculas de oxigénio e ozónio da radiação ultravioleta (dealta energia) na estratosfera (onde a temperatura cresce com a altitude); * 6% são perdidos por difusão da luz solar de menor comprimento de onda, azul e violeta, explicando a cor azul que se vê no céu. * 24% são perdidos por reflexão - 20% nas nuvens e 4% na superfície. (O albedo do planeta é de 30% (6% difusão+24% reflexão); * 51% sãos absorvida pela superfície. Os valores apresentados representam a média. Nos polos (norte e sul terrestres) a reflexão da radiação solar incidente é geralmente maior do que 24% e nos oceanos é menor do esse valor. A energia radiada pela superfície da Terra, em raios infravermelhos, corresponde a cerca de 117% do total de radiação solar incidente (sobre o sistema Terra/atmosfera). Dessa energia, apenas 6% é emitida diretamente para o espaço (emissão terrestre) e 111% é absorvida pelos gases de estufa da atmosfera, que reemite depois, de volta para a superfície, uma energia correspondendo a 96% da radiação solar incidente. Finalmente, a energia de 64% da radiação solar incidente é emitida pela atmosfera para o espaço (emissão atmosférica). Estes números traduzem o equilíbrio no sistema Terra/atmosfera: a radiação emitida para o espaço é igual à radiação solar incidente [24% (reflexão) + 6% (difusão) + 64% (emissão atmosférica) + 6% (emissão terrestre) = 100%]. No entanto, em média, a superfície absorve mais radiação da que emite e a atmosfera radia mais energia do que a que absorve. Em ambos os casos, o excedente de energia é de cerca de 30% da radiação solar incidente no sistema Terra/atmosfera: a) superfície - energia absorvida: 147% (51% do Sol + 96% da atmosfera); energia emitida: 117%; b) atmosfera - energia absorvida: Página 36 130% (19% ultravioleta. + 111% emissão terrestre); emitida: 160% (64% para o espaço + 96% para a superfície). A partir desta constatação se concluiria, que a superfície aqueça e a atmosfera arrefeça. Isso não acontece porque existem outros meios de transferência de energia da superfície para a atmosfera que representam, no seu conjunto, uma transferência líquida de 30% do total de radiação solar incidente que equilibra o cômputo de energia no planeta. O ar quente que se eleva a partir da superfície transfere calor para a atmosfera. Essa transferência de calor (o fluxo de calor sensível) corresponde a um valor de energia que é 7% do total de radiação solar incidente. A evaporação da água na superfície do planeta corresponde a uma extração de calor que acaba por ser liberado durante o processo de condensação na atmosfera (que dá origem à formação das nuvens). Essa transferência de calor (o fluxo de calor latente) corresponde a um valor de energia que é 23% do total de radiação solar incidente. Figura 13. Radiação solar incidente e relações com a atmosfera, a superfícies terrestre, a refletida para o espaço e a retida na atmosfera, (infravermelha e ultravioleta) que eleva a temperatura e gera efeito estufa. Mudanças Climáticas, Ambientais e Impacto Global Mudanças climáticas, alterando a composição da atmosfera, têm afetado o clima em escala global, e regional durante a existência do Planeta Terra. Os fatores de aferição são: temperatura, precipitação, nebulosidade, ventos e outros, podendo ter causas naturais ou antropogênicas. Estas últimas constituem evento recente, se intensificando no último século. Página 37 As causas naturais correspondem ao ciclo solar, variação orbital, deriva dos continentes, efeitos el Niño e la Niña relacionados a correntes oceânicas, influenciando esfriamento e aquecimento globais causando glaciações e o derretimento do gelo em geleiras e nos polos. Enquanto o vulcanismo, menos intenso na atualidade, em termos geológicos, pode também exercer influência sobre o clima. Um exemplo de história recente, ocorrido em 1887, foi a erupção do vulcão Cracatoa, situado em ilha da Indonésia próximo a Java. A atividade foi tão intensa, lançando cinza na atmosfera, visível em várias partes da Terra. Naquele período não foi possível determinar os seus efeitos sobre o clima, algo que acabou passando despercebido. As causas antropogênicas são ligadas ao ser humano ou à atividade humana: aumento de poluição e queimadas: emissão de gases de efeito estufa por vários meios, entre eles, o mais importante tem sido a queima de combustíveis fósseis. O efeito estufa é consequência da absorção das radiações ultravioleta e infravermelha pelos gases da atmosfera terrestre, fazendo com que o planeta se aqueça. Regula a temperatura e permite a proliferação da vida; sem esse fenômeno não haveria vida na Terra. Entretanto, quando a proporção desses gases é < 1%, na composição da atmosfera, rompe-se o equilíbrio entre energia que entra e a que sai, causando aumento da temperatura. Relações entre Atmosfera Terrestre e Radiação Solar Como foi visto, a radiação incidente chega à superfície da Terra e depois, parte dela transformada em calor, retorna ao espaço. A atmosfera atua como regulador da temperatura na superfície do planeta. Sem atmosfera a superfície de nosso planeta seria comparável ao que ocorre na Lua ou, em menor escala, nos desertos – durante o dia a temperatura aumenta e à noite baixa a níveis inferiores a zero grau 0C. A presença de gases e de água na atmosfera contribui para regular as variações em temperatura. O interessante a se ressaltar é que a atmosfera se compõe de 78 % de nitrogênio, 21 % de oxigênio, 0,0385 % de CO2, 0,9 % de Argônio e 0,0615 % dos demais gases. Portanto, a título de curiosidade, quando respiramos, o nitrogênio entra e sai de nossos pulmões em grande quantidade; do ar retiramos apenas o oxigênio que é devolvido ao espaço combinado com carbono (CO2). Ainda que, a proporção de CO2 na atmosfera seja extremamente baixa, apresenta elevado poder de causar impacto negativo, caso continue a aumentar. Atividade Humana e Alterações Atmosféricas A atividade humana, com base em sua matriz energética, tem contribuído para um aumento crescente da temperatura global. Com a intensificação do uso de combustíveis fósseis (carvão e petróleo), a partir do século XIX, a Página 38 emissão de gases tem aumentado, alterando a composição da atmosfera. O impacto tem sido maior por aumento nas emissões de CO2, porém outros gases se somam, causando o efeito estufa. O efeito estufa corresponde às alterações no comportamento da luz incidente que chega ao planeta Terra, proveniente do sol. Parte da radiação que refletiria de volta ao espaço, se difunde pela atmosfera, aquecendo-a. Desde fins do século XIX e início do XX, a principal matriz energética tem continuado no uso de combustíveis fósseis, verificando-se relação da temperatura com aumento significativo na quantidade de poluentes na atmosfera. Dentre estes se destacam o dióxido de carbono (CO2), Metano (CH4) e os óxidos de nitrogênio (NOx). A maior parte das emissões de CO2 é proveniente dos combustíveis fósseis, respondendo por cerca de 80 % do aquecimento global. Entretanto, as emissões de metano (CH4) e óxido nitroso (NO2) são provenientes do aumento gradual da temperatura e de atividade agrícola. As principais fontes de metano são: emanação de vulcões; de lama e falhas geológicas; decomposição de resíduos orgânicos; fontes naturais (pântanos); extração de combustível mineral; digestão de animais herbívoros – “arroto do boi”; ação de bactérias; aquecimento ou combustão de biomassa anaeróbica. O Brasil, com o maior rebanho bovino do mundo, seria um poluidor em escala. Contudo, é necessário levar em conta o balanço entre o que é emitido e o imobilizado, no caso o corpo do animal. Esse balanço é importante, como se verá em seguida, pois a agropecuária tem sido algumas vezes apontada como vilã, contribuindo para aumentar a emissão de gases de efeito estufa. Por outro lado, como consequência do aquecimento, regiões imensasem áreas de clima temperado sofrem com o degelo. Assim, lagos e pântanos passam a liberar metano, antes imobilizado no gelo. No hemisfério norte, acima do círculo polar ártico, isto tem se evidenciado no degelo da camada abaixo da superfície, atingindo o pergelissolo (permafrost, em ingês). Portanto, o aquecimento global contribui para se intensificarem as emissões, como reação em cadeia. Quanto ao óxido nitroso (N2O) há uma ligação entre ele e o uso de fertilizantes nitrogenados. Em 1950 eram utilizados 3 106 t no mundo; hoje a proporção é maior do que 50 106 t. Quanto ao potencial de causar o efeito estufa, uma molécula de N2O equivale a 250 moléculas de CO2. Na conversão de florestas em pastagens – emissão de CO2 (fogo e não assimilação daquele existente) há aumento na disponibilidade imediata de N (mineralização pelo fogo), com liberação significativa de N2O. A atividade agropecuária que se estabelece, a partir da abertura de novas áreas nos biomas pode e deve ser conduzida para integrar a tecnologia existente e levar a um balanço positivo. Este tem sido o foco da nova agropecuária, tema que será desenvolvido ao longo do curso de agronomia. Página 39 Consequências das Emissões de Gases Com o aumento da temperatura pela absorção da energia solar na atmosfera alterada por gases de efeito estufa, há o derretimento da calota polar, de geleiras, além do pergelissolo, elevando o nível dos oceanos. Os desertos tendem a aumentar, por irregularidades cada vez maiores na distribuição das chuvas. Em consequência, muitos países com baixas altitudes e extensos litorais perderão parte de seu território e os situados em regiões semiáridas terão a produção de alimentos inviabilizada. A produção agropecuária, dependente da distribuição de chuvas ficará mais ameaçada, por aumento nas inconstâncias climáticas. Comprometendo-se a produção agropecuária, crescerá a degeneração a condição de vida e, no final, se as alterações atmosféricas intensificarem, todos os humanos sucumbirão. Observações têm demonstrado que geleiras diminuem enquanto os desertos aumentam. O próprio desbalanceamento atmosférico, contribui para gerar instabilidades, alterando movimento de ventos e influenciando variações climáticas. Explicitamente, os eventos ocorrem em cadeia, de forma interdependente. Safras agrícolas têm sido reduzidas por secas prolongadas ou excesso de chuvas em períodos de colheita. Com a perda da produção, os alimentos e matérias primas gerados pela agricultura escasseiam e há um aumento nos preços, comprometendo o acesso a parcela considerável da população com menor poder aquisitivo. As crises de abastecimento e fome tenderão a crescer, ainda que no presente não sejam notórias em nível global. Evidências de Mudanças Aferições sobre variações no clima tem indicado aumento na temperatura média, diminuição no número de dias com geada em todos continentes, secas e chuvas em proporções maiores do que o previsto em ambientes diferentes e aumento de 12 a 22 cm no nível dos oceanos. Ademais, a espessura da camada de gelo no Ártico está 40% mais fina nas últimas décadas e tem diminuído a 2,7% por década; a duração do gelo e extensão da camada de gelo tem diminuído em algumas regiões. No Hemisfério Norte – plantas têm florescido mais cedo, aves migratórias chegam antes e o acasalamento se antecipa; insetos aparecem mais cedo e têm um período mais longo para se multiplicar. Secas e aumento de temperatura no verão têm causado queimadas na Sibéria (Círculo Polar Ártico). Nos oceanos tem ocorrido o branqueamento (morte) de corais. Estes e outros eventos têm ocorrido com rapidez jamais vista. Variações Climáticas, Protocolos e Acordos Internacionais Diante de evidências e preocupações crescentes sobre as mudanças climáticas e seus impactos, surgiu um tratado internacional em 1997, o Página 40 Protocolo de Kyoto, estabelecendo compromissos para reduzir a emissão dos gases de efeito estufa (GEE). Foi aberto para assinatura em 1997 e ratificado em 1999, por 55% dos países que produzem 55% das emissões. Entrou em vigor a partir de 16/02/2005. O protocolo estabelece calendário para reduzir emissões por países-membros (desenvolvidos) em pelo menos 5,2%, relativos aos níveis de 1990, entre 2008 e 2012. Entretanto, as metas de redução não têm sido homogêneas entre países. Mais recentemente, surgiu o acordo de Paris, um tratado no âmbito da Convenção-Quadro das Nações Unidas sobre a Mudança do Clima (CQNUMC), que rege medidas de redução de emissão de gases estufa a partir de 2020, a fim de conter o aquecimento global abaixo de 2 ºC, preferencialmente em 1,5 ºC, e reforçar a capacidade dos países de responder ao desafio, num contexto de desenvolvimento sustentável. O acordo foi negociado em Paris e aprovado em 12 de dezembro de 2015, acertando comprometimento dos países poluidores, com ações concretas para a mudança da matriz energética global. Investimentos em fontes alternativas, como energia eólica e solar fotovoltaica. Mesmo diante de evidências, demonstradas pela ciência, mais recentemente (2017), Donald Trump, presidente dos Estados Unidos da América, decidiu, de forma unilateral e à revelia de cientistas, políticos e empresários daquele país, a retirada do acordo de Paris. Na esfera mundial, o Brasil ocupa a quarta posição entre os países poluidores, correspondendo à terça parte gerada pelos Estados Unidos da América, maior poluidor que responde por mais de 15 % das emissões de gases de efeito estufa, com população total que representa 4% da população global No Brasil, as emissões são relacionadas às queimadas, frequentes na época da seca nas regiões Centro-Oeste e Norte. Isto se pode evitar e reduzir, diferente do que ocorre em países como Estados Unidos, China e Indonésia, onde a as emissões por queima de combustíveis fósseis na indústria e nos veículos automotores é grande poluidora e requer maior tempo para adequações. Mais recentemente, a China com seu espetacular crescimento econômico, tem sido responsável pelo aumento nas emissões, pois, igualmente aos demais, emite gases queimando combustível fóssil: petróleo e carvão. Ações para Reverter o Problema Em decorrência, das tendências de aumento da temperatura, surgiu o Painel Internacional sobre Mudanças Climáticas (International Panel for Climate Change - IPCC). O IPCC foi estabelecido em 1988 pela Organização Meteorológica Mundial (OMM) e o Programa das Nações Unidas para o Meio Ambiente (PNUMA). É um órgão intergovernamental aberto para os países membros do PNUMA e da OMM. Página 41 Esse painel tem como propósitos avaliar as mudanças na composição da atmosfera e alterações no clima terrestre; propor soluções de mitigação do efeito estufa causado pela atividade humana; e projetar cenários sobre o que pode ocorrer na Terra. O IPCC apresenta três grupos de trabalho: o GT1 recupera a informação científica a respeito da mudança do clima; o GT2 avalia os impactos ambientais e socioeconômicos da mudança do clima; o GT3 formula estratégias de resposta às MCG (adaptação e mitigação – atenuação). Como consequência das emissões de gases, tem-se associado mudança na composição da atmosfera com o aumento da temperatura média global, chegando a 0,74 0C nos últimos 100 anos. No quarto relatório do IPCC, projeta- se um aumento da temperatura média global entre 1,8 e 4,0 0C nos próximos 100 anos, se nada for feito. Ações para contornar o problema do aquecimento global, requerem investimento em pesquisa nas áreas prioritárias de melhoramento genético das culturas para resistência à seca; seleção de plantas tolerantes ou resistentes a pragas e doenças que devem intensificar com o aumento da temperatura e de irregularidades nas precipitações pluviométricas (chuvas). As emissões têm de ser reduzidas, seguindo um planejamento global,mitigando a intensificações das irregularidades climáticas. Deve crescer a busca por crédito de carbono, quando se estabelecem reservas ou plantios florestais. Países poluidores negociam com outros menos desenvolvidos e com potencial agropecuário para se estabelecerem áreas em que florestas ou outros cultivos permanentes sequestram carbono do ar, imobilizado na biomassa vegetal. Por outro lado, deve intensificar a busca por mudanças na matriz energética – uso de energia eólica (aproveitando o movimento do vento) e solar. As emissões de metano devem ser o foco de pesquisa, buscando formas de reduzir as emissões pelos seres vivos (ruminantes) e por áreas naturais que passam por degelo, por exemplo. O sequestro de carbono (C), fixando o elemento na biomassa deve contribuir para reduzir a proporção de gás carbônico entre os gases atmosféricos. Assim, as florestas e outras formas de agricultura que permitam sua imobilização na biomassa devem intensificar. Por último, deve-se buscar o desenvolvimento de agricultura em sistemas integrados que permitam sequestrar grandes quantidades de carbono que é retirado da atmosfera. Em essência, busca-se, via aproveitamento da energia solar incidente e a capacidade das plantas de realizar fotossíntese, retirar carbono da atmosfera, compensado pelas emissões por queima de combustível fóssil. Portanto, a agricultura deverá desempenhar papel preponderante no balanço energético e nas emissões de gases de efeito estufa. Neste sentido o Brasil, por seu potencial agrícola e pecuário deverá se destacar, tornando-se referência mundial. Aos futuros agrônomos existe a oportunidade de contribuir com tecnologia que leve ao equilíbrio, minimizando os efeitos causados pela Página 42 atividade humana, oferecendo serviços vitais à sobrevivência humana, salvando o planeta Terra. Cenários O IPCC tem projetado cenários sobre o que pode ocorrer por interferência das ações humanas. O cenário mais pessimista prevê um mundo em constante crescimento populacional e aumento nas emissões de gases de efeito estufa. Em geral, a matriz energética continuará baseada nos combustíveis fósseis. As tecnologias para minorar as emissões são de desenvolvimento lento e a temperatura deve elevar-se em 5,4º C até 2100. No cenário menos pessimista, a população aumenta em um ritmo menor e as mudanças tecnológicas ocorrem em um ritmo acelerado, com diversificação de sistemas produtivos vegetais e animais, diminuindo as emissões. A temperatura pode elevar-se em até 3,8º C. Mesmo diante dessa menor mudança, os efeitos se prolongarão. Ou seja, se não houvesse mais emissão por ação humana, os gases ainda permaneceriam um longo tempo na atmosfera. Esse é o dilema, pois ações encetadas na atualidade apenas produzirão efeito em médio a longo prazo. Implicações das ações humanas alterando a composição da atmosfera: o clima vai se tornar cada vez mais imprevisível, como períodos de seca alternados por excesso de chuvas. As safras poderão se perder ou por falta ou por elevada umidade. Isto leva à maior incidência de pragas e doenças, pois as plantas ficarão mais frágeis e suscetíveis. A consequência direta sobre os animais domésticos será evidente, principalmente na produção de suínos e aves, que, em consequência terão os custos de produção elevados, limitando o consumo por preços igualmente elevados. Com as safras frustradas ou rendendo menos, o agricultor se vê ameaçado, diminuindo sua receita líquida (lucro=receita bruta-custos para produzir) e aumentando epidemias por problemas de sanidade vegetal e animal. Os produtos, para melhor remunerar produtores, compensando por azares climáticos, terão de ser comercializados com preços maiores. Ademais, a qualidade se restringirá por efeito de resíduos de agrotóxicos. Assim, por último, se pagará mais por produtos da agricultura e pecuária que nem sempre atenderão os padrões de qualidade exigidos. Além de mais caros os produtos contendo resíduos de agrotóxicos colocarão a saúde humana em risco. Tem- se, desta forma, outra relação de causa e consequência: produtos mais caros, com menor qualidade, ameaçado a saúde. Daí, maiores problemas sanitários e sociais resultarão, como reação em cadeia. Menciona-se ainda que os níveis dos oceanos subirão, inundando áreas costeiras imensas. Por outro lado, o aumento da temperatura trará como consequência a perda de espécies marítimas e fluviais, as quais podem desmontar as cadeias alimentares, limitando a sobrevivência de espécies Página 43 utilizadas como alimento pelo ser humano. De novo, a reação em cadeia, ameaçará o equilíbrio entre as formas de vida. Aquecimento Global e a Teoria de Gaia A teoria de Gaia seria confirmada. Estaríamos testando a sua hipótese? A Teoria de Gaia foi criada pelo cientista e ambientalista inglês James Ephraim Lovelock, no ano de 1969. Contou com os estudos da bióloga norte-americana Lynn Margulis. O nome da teoria é uma homenagem à deusa Gaia, divindade que representava a Terra na mitologia grega. O autor formulou a hipótese de que a Terra seja um imenso organismo, com as partes interdependentes. A princípio a teoria não conseguiu impressionar cientistas tradicionais, sendo aceita, inicialmente, por ambientalistas e defensores da ecologia. Porém, atualmente, com o problema do aquecimento global, se aceitam partes dessa teoria. Ou seja, o Planeta Terra se apresenta como um grande organismo. Não há fatos isolados, pois se uma parte é atingida, o todo sofre alteração. De acordo com esta teoria, nosso planeta possui a capacidade de se sustentar. Ou seja, gerar, manter e alterar suas condições ambientais. Mas, o ajustamento ocorre em novos patamares, diferentes dos que existem em um dado momento. Certamente, a teoria incorpora o conceito de cadeias alimentares. Portanto, a extinção de espécies pode acarretar perdas de outras delas dependentes e assim sucessivamente, até se atingir um novo ponto de equilíbrio. Como seres vivos e tendo, por nossa própria inteligência, capacidade de interferir em Gaia, estamos à mercê das forças reguladoras que em seu novo patamar podem excluir os agentes perturbadores – seres humanos. Recomenda-se a leitura de textos sobre o tema, assim como os que se contrapõem à teoria. Compreender os efeitos da ação humana sobre o planeta nos prepara para o exercício da profissão de engenheiro agrônomo em tempos de mudanças. Assim, como em informação, os eventos evoluem com rapidez e as alterações que causamos poderão acelerar as ameaças à sobrevivência. Sistemas de Preparo do Solo No cultivo convencional, com revolvimento do solo e preparo para a semeadura, evoluindo desde a pré-história, a agricultura tem se praticado da seguinte forma: ara-se e gradeia-se o solo, tornando-o poroso e leve (fofo) para a semeadura. O conceito desenvolvido ao longo do tempo é de que a semente e a planta que dela se origina precisam de solo sem obstáculo físico para o crescimento de raízes. Esta prática se estendeu ao mundo agrícola, em várias partes do planeta, independentemente de tipo de solo e clima. Desta forma, nas regiões temperadas e nos trópicos se exercitou o preparo do solo de diversas formas. Nos trópicos, com elevadas temperaturas e chuvas por vezes torrenciais, as ameaças decorrentes do preparo do solo têm atingido níveis preocupantes. Página 44 Erosões, com perdas de solo e, consequentemente, corretivos e fertilizantes têm sido causa de declínio de áreas produtivas, além de causar assoreamento e eutrofia (em grego eutrophía ευτροφία=bem nutrido ou enriquecido de nutrientes) em corpos d’água, como rios e lagos, alterando as condições de vida aquática. O grande desafio no manejo dos solos em agricultura tropical é como conservá-los, impedindo que haja erosão e lavagem superficial. Estes estão por sua vez relacionados à forma de trabalhar o solo.Com operações repetitivas, compacta-se a camada abaixo da superficial (pé-de-grade, ou pé- de-arado), criando oportunidade a processos erosivos do solo. Além do mais, a compactação, torna o solo menos poroso, diminuindo a capacidade de infiltração e de armazenamento de água, impedindo as raízes das plantas de se desenvolverem em profundidade. Esse cenário marcou o inicio da agricultura de escala no Cerrado. Áreas grandes, período curto para realizar preparo do solo e plantio levou a desastres iniciais, com grande perda de solos e dos meios de produção. Como avanço da tecnologia de manejo do solo tem-se o plantio direto. Evento moderno, que vem se aperfeiçoando desde sua adoção e difusão nos últimos 30 anos e, mais recentemente, a integração lavoura-pecuária. Diversidade e Agricultura O fim do Holoceno, a era geológica que precedeu o presente, há cerca de 12.000 anos, culmina com o término da última grande glaciação (era do gelo) do planeta. Grandes áreas, antes cobertas por gelo, passaram ao domínio de plantas e animais que se multiplicaram – uma verdadeira explosão de diversidade surgiu nessa colonização de novas áreas. Daí, nas diversas partes de nosso planeta, iniciou-se a interferência humana sobre as plantas e os animais, domesticando-os. Acumularam-se variedades de animais e plantas selecionados a partir das espécies, desenvolvendo-se cultivos que atendiam a demanda de comunidades rurais, com excedentes que eram comercializados ou armazenados. Com a evolução do cultivo, também surgem os implementos para preparar a terra, como o arado. Figura 14. Populações humanas convivendo e aproveitando a diversidade de plantas e animais na pré-história. Página 45 A agricultura surgiu com a domesticação de plantas e, com ela, o cultivo - preparo do solo antes da semeadura. Desde a antiguidade, os seres humanos desenvolveram o conceito de que a germinação das sementes deitadas ao solo e a emergência das plântulas seriam mais eficientes se o solo estivesse preparado. Assim, como visto, o solo fofo, por interferência mecânica na sua estrutura e textura passou a ser prática na agricultura mundial, gerando tradições específicas de cada cultivo e povo. Os indícios são de que o arado tenha surgido concomitante à agricultura e domesticação de plantas, ou seja, há cerca de 10.000-12.000 anos. Os locais prováveis foram os grandes rios como no Tigre e Eufrates (Mesopotâmia, hoje Iraque), China (Yang Tse, ou Rio Amarelo) e Índia e Paquistão (rios Ganges e Indus). Do Oriente, chegou à Europa e Norte da África (Egito). Inicialmente o arado foi composto alavanca terminada por madeira com ponta que servia para romper o solo. Esse instrumento foi descrito pelos antigos egípcios em suas ilustrações há mais de 3.000 anos. Figura 15. Arado de alavanca tracionado por boi e utilizado pelos egípcios, há cerca de 3.000 anos. Depois se incorporou metal e sofreu ajustes até chegar à forma como se conhece. A forma mais comum por séculos foi o de tombamento ou inversão das camadas ou leivas do solo, também chamado arado de aiveca. Composto por uma lâmina cortante e inclinada teve, por muito tempo, tração animal. Figura 16. Arado de aiveca com tração por cavalos. Página 46 Em seguida tendo evoluindo para tração por máquinas desenvolvidas pelo ser humano, os tratores, o seu uso se intensificou a partir da Revolução Industrial entre os séculos XVIII e XIX. A força ou potência dos primeiros tratores era consideravelmente menor do que os atuais e o volume das mesmas maior. Eram tratores movidos a vapor, de combustão externa. Somente no final do século XIX surgem os primeiros tratores com motor de combustão interna, A capacidade de trabalho aumentou consideravelmente com a incorporação de novos arados, como os de disco rotativo Figura 17. Arado de disco rotativo e de aiveca tracionados a trator. Na América Pré-Colombiana sugiram outros instrumentos como a chaquitaclla, desenvolvida pelos incas, como arado de pé, em forma de alavanca. Os incas não conheceram a tração animal, mas chegaram à idade do bronze, do qual eram feitas suas ferramentas. Figura 18. Contraste entre chaquitaclla, ferramenta desenvolvida pelos incas e grade de disco no preparo do solo. O preparo do solo assumiu importância maior em regiões temperadas do mundo, onde há inverno rigoroso e o solo permanece coberto por gelo. Na primavera, aração, expondo o solo à radiação solar, contribui para o seu aquecimento, favorecendo o plantio e a germinação das sementes mais cedo. Nessas mesmas regiões, a incorporação ao solo dos resíduos vegetais contribui para sua decomposição, transformando em matéria orgânica ativa. Página 47 Em regiões de tropicais de chuvas intensas os problemas de erosão podem se intensificar causando erosão. Esta depende do tipo de solo, do seu manejo, do declive, do manejo de planta e cobertura vegetal. No ambiente de clima temperado, com alternância entre baixas temperaturas e elevadas durantes o ano, os problemas de conservação do solo, demoraram mais tempo para se tornarem visíveis, diferente da dinâmica que ocorre nos trópicos. Agricultura em Ambiente Tropical – Evolução no Cerrado O mesmo procedimento de preparar o solo, que evoluiu e se aperfeiçoou com a mecanização dos tempos modernos, foi transferido para as regiões tropicais do mundo, entre elas se destaca o Cerrado. Nestes ambientes, as características de solo e clima são peculiares, favorecendo a perda de matéria orgânica, em função do preparo viciado e repetitivo, como será visto em disciplinas específicas durante o curso de agronomia. Até os anos 1970, o Cerrado representava uma grande área de savanas, com solo ácido e extremamente pobre em nutrientes, sendo utilizado para pastejo com gado bovino. Imensas áreas ricas em espécies pouco conhecidas e estudadas, incluindo algumas da família Poaceae compondo as pastagens nativas, eram queimadas em anos alternados e submetidas ao pastejo na rebrota das plantas. Esse procedimento se manteve por cerca de trezentos e cinquenta anos em um processo, podendo-se afirmar, semelhante à garimpagem. Neste caso garimpagem de nutrientes que eram escassos nos solos predominantes. Os latossolos, como são classificados, pobres em nutrientes e ácidos, não podem ser cultivados sem aplicação corretivos e fertilizantes. A região do Cerrado permaneceu esparsamente populada, pois os habitantes que lá se estabelecerem foram, inicialmente, garimpeiros de fato, em busca de ouro. Cidades como Cuiabá no Mato grosso e Goiás (hoje denominada Goiás Velho), surgiram quase na mesma época (início do século XVIII, anos 1700). Ficaram por muito tempo ilhadas no interior do bioma Cerrado, onde a produção de alimentos se limitava às margens dos rios – feijão, mandioca, milho, arroz, batata doce, além da bovinocultura em áreas extensas de pastagens naturais, com baixo suprimento de forragem aos animais. O sistema era pouco eficiente, daí a baixa população. Em outras partes do Brasil os cerrados eram terras sem valor. Em 1970, em aulas de introdução à agronomia, se dizia literalmente “há umas terras que não servem para nada – só servem para aumentar a distância entre duas cidades: o Cerrado. Vale a pena comentar-se que agricultura no Brasil, até o início da década de 1970, era praticada em solos naturalmente férteis. O conceito de corrigir e fertilizar o solo não se havia desenvolvido. Os biomas em que se desenvolveu agropecuária antes desse período compreendiam a Mata Atlântica, a Floresta Umbrófila Mista com predominância de pinheiros típicos Página 48 (Araucaria angustifolia, da família Ariocaraceae) no norte do Paraná, interior de São Paulo e Minas Gerais (Serra da Mantiqueira) de outras partes do Brasil. Figura 19. Paisagem de Cerrado Típico. Com o aumento da demanda por alimentose o esgotamento das terras naturalmente férteis do Brasil, o Cerrado passou à condição de fronteira agrícola brasileira. Nos anos 1960 e 1970, iniciou-se o plantio de pastagens artificiais. Áreas de cerrado começaram a ser desmatadas para dar lugar ao plantio de arroz. Esse cultivo, arroz de sequeiro dependendo das chuvas, atendia a dois propósitos: i) suprir a região e o Brasil do cereal, importado em grandes proporções para atender a demanda interna crescente; ii) contribuir na formação de pastagem. Surge aí a primeira integração lavoura – pecuária, ainda que tivesse baixo índice de tecnologia. O procedimento consistia em cultivar arroz por dois a três anos e no último, sementes de arroz eram misturadas a sementes de braquiária (Urochloa decumbens, Poaceae). Por haver diferença na velocidade de crescimento, o arroz terminava o ciclo em tempo de ser colhido, enquanto a pastagem seguia crescendo até estar pronta ao pastejo. Naquele período, antes do plantio do arroz, depois do desmate, fazia-se uma calagem parcial (abaixo do nível recomendado para a produção com rendimento econômico de soja e milho) e a adubação, aplicada durante a semeadura, visava atender ao rendimento esperado da cultura de arroz, que era 1,5 t ha-1. O nível de rendimento era baixo; porém, por haver demanda os preços eram atrativos e a atividade lucrativa, além de se incluírem incentivos governamentais à produção. Entretanto havia riscos – veranicos (períodos de seca em plena estação chuvosa), incidência de doenças. Ambos contribuíam para diminuir a qualidade do arroz colhido que, no entanto encontrava mercado, dado à escassez. A semeadura simultânea de arroz e semente de forrageiras tinha um propósito maior – estabelecer pastagem artificial com maior capacidade de suporte animal, melhorando os índices zootécnicos e de rendimento obtidos Página 49 com a queima das pastagens nativas. Assim, o cultivo de arroz era uma forma ou um meio de amortizar o custo de implantação de pastagem, objetivo final do produtor que, em geral era um pecuarista. O procedimento para essa prática se baseava no preparo tradicional do solo: aração ou gradagem pesada, seguida por discagens e semeadura. A calagem era parcial, pois não havia moinhos de calcário na região, mesmo diante de imensas jazidas do mineral nas condições exigidas para a correção do solo. Nesse cenário se formaram as grandes áreas de pastagem artificial as quais, na atualidade, se encontram em alguma fase de degradação, onde a principal causa tem sido o esgotamento do solo. Não tem havido reposição de nutrientes, reduzindo-se o nível de eficiência dessas pastagens, acrescido da proliferação de cupins de montículo. Contudo, esse sistema tem inspirado o desenvolvimento da integração lavoura-pecuária com uso de tecnologia avançada e criando perspectiva de exploração sustentável. Exploração sustentável significa maximizar os retornos financeiros por unidade de insumo (por exemplo: calcário, fertilizante, semente) causando o menor impacto negativo possível ao ambiente e conservando os meios de produção (solo e água). Ademais, são mantidas áreas de Cerrado, gerando a agroecologia. Essa é a tendência do futuro. Figura 20. Área de cultivo (verde claro) no Bioma Cerrado: Produção de alimentos com tecnologia e conservação ambiental. Consequências do Preparo Contínuo do Solo A agricultura no Cerrado se estabeleceu em larga escala, dependente de máquinas e implementos para o preparo do solo: tratores com potência para tracionar distribuidores de calcário, arados e grades; plantadeiras e adubadoras, pulverizadores; colhedoras automotrizes com eficiência de colheita. O descompasso entre preparo do solo, semeadura, cultivo e colheita, com frequência contribuía para surgirem problemas de erosão. Ou seja, é muito mais rápido preparar o solo do que a operação de semeadura. As Página 50 velocidades e o tempo requerido são diferentes, havendo atrasos por excesso de chuva e expondo o solo desnudo e preparado a chuvas causadoras de erosão. O preparo ocorria quando as chuvas ainda não se intensificavam e em velocidade maior do que a de semeadura. Esta se realizava em menor velocidade quando o solo se encontrava saturado de umidade e, com frequência, havia interrupções devidas às chuvas. Assim, partes da área em cultivo ficavam descobertas, ou eram semeadas com atraso. Esse conjunto de ações, correndo contra o tempo, resultava desastroso para o sistema produtivo. Raramente, se explorava o potencial produtivo das culturas, mesmo em solos corrigidos e fertilizados para atender a demanda das plantas, devido ao descompasso entre o preparo e a semeadura. Entretanto, preparo repetitivo causava zonas de compactação no perfil (camadas) do solo, além de sua exposição a elevadas temperaturas na entressafra. Esse conjunto de ações tem sido a perda de matéria orgânica e atividade química (retenção de cátions), compactação e erosão do solo. As plantas cultivadas, com o sistema radicular afetado pela camada compactada, apresentavam suscetibilidade à seca, por explorarem reduzidos volumes de solo. Em resumo: O preparo convencional e repetitivo tem sido a causa da menor infiltração de água no solo, devida ao adensamento por pulverização das partículas e perda da estrutura e porosidade. O adensamento cria barreira física à penetração de raízes das plantas cultivadas e perdas de nutrientes por movimento horizontal da água, resultando em erosão. Com erosão, a água que escorre causa inundação, contaminando e assoreando (assoreamento= deposição de sedimentos) de corpos d’água, reduzindo o fluxo das nascentes e causando intermitência de rios. O assoreamento compromete a geração de energia e irrigação, além de outros impactos negativos ao ambiente. Evolução dos Sistemas de Cultivo no Brasil Os sistemas de cultivo no Brasil caminharam no sentido de se aprender com os erros. Os efeitos do mau preparo, com ações repetitivas, com uso de arado e grades, causaram sérios problemas de conservação do solo. Desde quando se iniciaram as primeiras experiências, nos anos 1970, o plantio direto como opção lógica ao sistema convencional, passou por muitos estudos e testes, destacando-se o papel dos produtores pioneiros. Estes atuaram em integração tecnológica com órgãos de pesquisa, indústrias de insumos e máquinas, assistência técnica oficial e privada e outros serviços ligados à agricultura. Esse conjunto de ações permitiu superar de forma profícua, dificuldades e construir uma sólida base de conhecimentos e referências. Página 51 A iniciativa em torno do plantio direto, exemplo para os países tropicais de todo o mundo, tem refletido na mudança de comportamento dos produtores e técnicos na busca da sustentabilidade da agricultura. Resultou maior profissionalismo pela incorporação de tecnologias e melhorias gerenciais dos fatores e processos de produção. Na atualidade, tem sido reconhecida alternativa para que se estabeleçam políticas, favorecendo o desenvolvimento ambientalmente sustentável, voltadas para a prosperidade da agricultura, com evidentes benefícios para toda a sociedade. Destaca-se nesse contexto a expressiva expansão do plantio direto no Brasil, evoluindo de cerca de um milhão de hectares com culturas anuais, no início da década de 1990, para mais de 12 milhões no ano 2000. Além disso, o sistema passou a ser utilizado em todas as culturas perenes, na cana-de- açúcar, na recuperação de pastagens por meio da rotação entre lavouras e pastagens, no reflorestamento, na fruticultura, na olericultura (cultivo de hortaliças), constituindo-se em importante alternativa para a economia de operações manuais, de tração animal, por tratores ou aéreas. Dessa forma, fica evidente a universalidade e abrangência, ensejando sua escolha como o mais potente instrumento a ser fomentado no manejoracional das bacias hidrográficas. Para que essa fantástica expansão pudesse trazer os benefícios desejáveis, em um ambiente mais favorável a sua adoção e seu aprimoramento, celebraram-se os mais variados compromissos e parcerias, conforme os exemplos dos Clubes Amigos da Terra (CATs) e similares (cooperativas, associações, fundações, grupos etc.). O objetivo principal perseguido é o desenvolvimento de agricultura sustentável, próspera e cada vez mais limpa. Abrem-se novas oportunidades de cooperação nas áreas de pesquisa, ensino e de melhor equacionamento das pendências existentes no agronegócio brasileiro. O plantio direto compreende um conjunto de técnicas integradas que visam melhorar as condições ambientais (água-solo-clima) para explorar da melhor forma possível o potencial genético de produção das culturas (Primavesi, 2000). Para tanto, deem ser respeitados três requisitos mínimos - não revolvimento do solo, rotação de culturas e uso de espécies que deixam grandes quantidades de resíduos. Culturas de cobertura do solo, para formação de palhada protetora, associam-se ao manejo integrado de pragas, doenças e plantas daninhas. Página 52 Figura 21. Plantio direto na palha, com revolvimento do solo apenas na linha de plantio. Contudo, o plantio direto não deve ser visto como uma receita universal, mas como um sistema que exige adaptações locais. Estas têm sido executadas por iniciativa dos próprios agricultores, com a integração contínua de esforços envolvendo pesquisadores e técnicos, possibilitando avanços palpáveis no desenvolvimento e na transferência de tecnologias. A adoção do plantio direto expressa um anseio antigo, permitindo ao ser humano se harmonizar com a natureza, proporcionando economias significativas para a sociedade como um todo. Torna-se possível, assim, a minimização de custos por unidade produzida a partir da maximização da produtividade de insumos e de mão-de-obra. Associam-se aos fatores favoráveis do plantio direto a diminuição significativa de consumo de petróleo (60 a 70 % a menos de óleo diesel), o aumento do sequestro de carbono (aumento do estoque no solo e da matéria orgânica em decomposição na superfície), a diminuição expressiva da perda de solo por erosão (90 % a menos nas perdas estimadas em 10 t solo/t de grãos produzidos). Ademais, o plantio direto evidencia a necessidade de se obter uma agricultura limpa, produzindo mais alimentos de qualidade, com menor impacto negativo sobre o meio ambiente e o ser humano. O sistema de plantio direto permite o cumprimento do calendário agrícola, validando as recomendações do zoneamento e sendo um atrativo para as seguradoras, viabilizando a atividade por semeaduras e colheitas previsíveis. Por suas reconhecidas características, comprovadas amplamente pela pesquisa agropecuária brasileira, o plantio direto tem sido a mais importante ação ambiental brasileira em atendimento às recomendações da conferência da Organização das Nações Unidas (Eco-92) e da Agenda 21 brasileira, indo ao encontro do que foi acordado na assinatura do Protocolo Verde. O Protocolo Verde, por definição, é uma carta de princípios assinada em 1995, no qual instituições bancárias públicas e privadas brasileiras assumiram o compromisso de cumprir com um conjunto de medidas socioambientais que estabelecem políticas e práticas bancárias em harmonia com desenvolvimento justo e sustentável. Página 53 Sistemas integrados de cultivo O conceito de sistemas integrados de cultivo evoluiu a partir da agricultura familiar e associada a práticas tradicionais de povos indígenas. Um exemplo é o cultivo praticado pelos índios brasileiros. Neste, é comum o consórcio de milho, mandioca, feijão comum (Phaseolus vulgaris) ou fava (Phaseolus lunatus), amendoim (Arachis hypogaea) de forma associada na mesma área. A ação lembra a diversidade que ocorre na natureza exuberante dos trópicos. Pode-se dizer que esta forma seria a principal característica da agricultura primordial que ocorreu em algum ponto da história dos povos por todo o mundo, com espécies locais domesticadas. Em tempos modernos, os consórcios de pequena agricultura no Brasil incluem milho + feijão de corda (caupi – Vigna unguiculata), mandioca + caupi, milho + feijão, mandioca + feijão, milho + amendoim. Quando se pensa em escala, os sistemas de consórcio ficam limitados pela área possível de manejo. Em pequena extensão, típica da agricultura familiar, os consórcios são praticados com o uso de mão de obra familiar. Quando se pensa em áreas extensas como no Cerrado, há outras formas de consórcio. No conceito de consórcio, duas ou mais espécies de plantas ocupam a mesma área ao mesmo tempo. Isto pode ocorrer por todo o tempo de cultivo ou em parte dele. Assim, viabiliza-se em áreas maiores. Por exemplo: cultiva-se milho e pastagem na mesmaque área, usando-se de artifícios, como semeadura em diferentes profundidades ou em diferentes épocas. Por exemplo, na semeadura do milho e pastagem, as sementes de milho são colocadas mais próximas à superfície do solo em relação às da forrageira. Ademais, a forrageira apresenta crescimento inicial lento, permitindo que o milho se estabeleça e cresça rapidamente antes de sofrer competição por água, luz e nutrientes, ocasionada pela forrageira. O sistema permite se colha o milho em níveis de produtividade comparáveis ao cultivo solteiro (apenas milho), deixando uma pastagem estabelecida. Assim, protege-se o solo e se obtém alimento para o rebanho na época mais crítica (entressafra). Figura 22. Consórcio milho e forrageira (Urocloa decumbens) com aproveitamento do pasto no período seco de entressafra. Página 54 O sistema praticado na atualidade representa um aprimoramento do consórcio pioneiro, realizado no início da exploração do Cerrado. Naquele momento, havia escassez de calcário, ainda que houvesse imensas jazidas de rocha. O consórcio preconizado e que funcionava era baseado em semeadura simultânea de arroz e semente de forrageira (Brachiaria decumbens), em solo parcialmente corrigido com calcário e fertilizante. Colhia-se o arroz e sobrava a pastagem formada. Estas pastagens da ocupação pioneira do Cerrado constituem as imensas áreas degradadas que somam 50-60 106 hectares, ou o equivalente à área do Estado de Minas Gerais. São áreas imensas que podem ser incorporadas à produção comercial, em sistema conservacionista como o do plantio direto. Portanto, o sistema atual de integração, visando proteger o solo, incorpora diversificação com o emprego de espécies alternativas, produtoras de biomassa para a exploração econômica. O manejo da fertilidade do solo se ajusta quando se tem dois cultivos simultâneos na mesma área. Na adubação, leva-se em conta a produtividade esperada de milho e a exploração da pastagem. De novo, há que se recordarem os conceitos apresentados em aula. O solo responde à medida que nele se disponibilizam os nutrientes. De forma simplificada para o entendimento, funciona como conta bancária: o saque somente se torna possível se houver saldo. Este representa a imobilização de elementos químicos nas plantas, da qual parte é exportada na forma de grãos, animais, madeira. Estes levam nutrientes para fora do sistema. Daí, a necessidade de se repor por adubações anuais, ou manutenção da fertilidade. Assim, na prática o sistema produtivo se mantém e responde com produtividade. Aperfeiçoamento do Plantio Direto e Outras Práticas Depois de descompactado, caso exista camada compactada resultante do uso repetitivo de implementos agrícolas, com o solo corrigido e fertilizado em base à tecnologia e de acordo com análise química, parte-se para o plantio direto. Para descompactar utiliza-se a subsolagem ou se escarifica, dependendo da profundidade em que ocorrem: maior ou menor, respectivamente. A práticado plantio direto nada mais é do que realizar a dessecação das plantas daninhas, pastagem etc. A semeadura se realiza com reduzido revolvimento do solo (apenas na linha de semeadura). Parte desses implementos pode ser vista na área de mecanização da Fazenda Água Limpa. Os princípios são os mesmos, independentemente dos implementos, sejam maiores ou menores. Página 55 Benefícios Associados ao Plantio Direto O plantio direto, além de contribuir para a realização do calendário agrícola com semeadura na época recomendada, permite explorar o potencial do cultivo principal e a segunda safra, com maior retorno ao agricultor. Pode-se definir como serviço ambiental, contribuindo para: maior infiltração de água das chuvas; redução da erosão; maior retenção de água no solo; estabilidade da produção; manutenção da produtividade; redução dos custos operacionais; maior lucratividade; viabilização da segunda safra no mesmo período de chuvas; ciclagem de nutrientes; redução no uso de combustível, corretivos e fertilizantes; redução na emissão de gases de efeito estufa; sequestro de carbono na matéria orgânica do solo; “produção de água” na propriedade rural; e mitigação do desmatamento. O plantio direto permite cumprir o planejado pelas vantagens na operacionalidade, semeando na época em que as culturas atingem o máximo rendimento econômico. Um exemplo é o da soja: quando semeada na época recomendada (novembro), atinge-se o potencial de rendimento, permitindo uma segunda safra em grandes extensões do Cerrado. Entretanto, o sistema depende do uso de herbicidas, entre eles o glifosato. Como tem sido empregado intensivamente em cultivos com espécies resistentes (transgênicas) existe ameaça do desenvolvimento de resistência nas espécies competidoras (invasoras ou daninhas). Daí a importância de rotação para a cobertura do solo com resíduos (palhada) para a sinergia no controle de plantas daninhas e proteção na entressafra. Premissa para Adoção do Plantio Direto O plantio direto depende de solo corrigido física e quimicamente; de resíduos de cultivos para a proteção da superfície do solo; de rotação de culturas, acrescentando diversidade botânica ao sistema produtivo; manutenção e/ou aumento da matéria orgânica, com impacto positivo nas características físicas (estrutura e porosidade que permitem o fluxo de água), químicas (retenção de nutrientes) e biológicas (micro-organismos e fauna do solo). Ou seja, o plantio direto permite traçar e cumprir metas de práticas necessárias que nem sempre são possíveis quando se utiliza o sistema convencional de cultivo. Evolução da Mecanização, da Agropecuária e da Sociedade Desde a pré-história, o ser humano tem se preocupado em aumentar a eficiência da produção. No início, com uso de implementos (ferramentas) rudimentares, como o riscador de madeira e depois arado, houve um avanço na extensão de área que um agricultor podia cultivar. Ao se incluir tração Página 56 animal aumentando a potência de trabalho, houve avanço, representando a primeira revolução agrícola. Incluem-se ainda nesse período, os métodos de irrigação que permitiram antigas civilizações de utilizar a água abundante em áreas desérticas. Este é o exemplo das civilizações orientais (China, Índia) dos Medos (Oriente Próximo) e dos Egípcios (África). A engenhosidade do ser humano em criar novas máquinas e alternativas para o uso da terra tem uma história de 10 a 12 mil anos. Ou seja, a domesticação de plantas e animais, as técnicas de uso de solo e da água e as máquinas e equipamentos agrícolas, evoluíram conjuntamente, permitindo avanços antes impensáveis. O aprimoramento contínuo dos processos resultou em uma segunda fase ou revolução com sistemas de cultivo mais evoluídos, ampliando-se a área irrigada, adaptando-se plantas a esses sistemas, intensificando-se a mecanização por tração animal. Esta consistiu em uma nova possibilidade de produzir alimentos e matérias-primas a partir da atividade agropecuária. Estes avanços possibilitaram a evolução da sociedade humana, que culminou com o término da idade média e o surgimento do iluminismo (renascença). A revolução que sobreveio culminou com avanços na mecanização que se acentuou nos séculos XVIII e XIX. Neste período, graças à ciência aplicada, conceberam-se e criaram grandes máquinas a vapor, permitindo que se ampliasse ainda mais o potencial de trabalho individual. Esta fase, ou terceira revolução, levou ao melhoramento genético, com seleção de plantas e de animais para adaptá-los ao cultivo em escala. Estes ganhos foram sucedidos por crescimento populacional, maior organização social e desenvolvimento humano. Em decorrência, os as descobertas na ciência tornaram possível entender melhor os processos biológicos, a compreender os fatores genéticos e a hereditariedade, a definir métodos de melhoramento de plantas e de animais, aprimorar o conhecimento do solo e de como interferir para melhorar o seu desempenho, a definir formas de propagação e sistemas de produção de sementes para as diferentes espécies de interesse comercial. Estes avanços foram acompanhados pela crescente mecanização das atividades agropecuárias. Novas máquinas mais potentes ampliaram o potencial de cultivo, caracterizando os grandes avanços ocorridos no século passado (XX). Na atualidade, os ganhos têm se acentuado, incorporando às máquinas informatização por tecnologia embarcada. Máquinas mais potentes (tratores, plantadeiras, pulverizadores e colhedoras), informatizadas com GPS para fertilização e controle fitossanitário diferenciados nas áreas de cultivo representam o avanço mais atual. Tudo isto tende a se aprimorar em velocidade que surpreende. Nada se compara com o ritmo de ganhos que têm sido obtidos, destacando-se, por exemplo, a última versão de trator – autônomo, sem operador, comandado por sistemas informatizados. Página 57 Figura 23. Trator autônomo, georreferenciado, sem operador. Este cenário permite que áreas, potencialmente mecanizáveis, sejam cultivadas com mínimo uso de mão de obra. Desta forma, tem-se o cultivo intensificado de grandes áreas planas, como no Meio Oeste dos Estados Unidos e dos cerrados brasileiros. Tráfego Controlado e Conservação do Solo Como parte dos esforços de diminuir o impacto por ação de máquinas, mesmo em sistema de conservação do solo, como o plantio direto, tem-se o evento mais recente da agricultura mundial. Trata-se do tráfego controlado em fazenda. Este se baseia na sistematização do tráfego, estabelecendo relação entre os sistemas de plantio e manejo das plantas até à colheita com as máquinas e implementos utilizados na produção. Visa à manutenção das propriedades dos solos, mesmo diante de movimentação de máquinas nas áreas em produção agropecuária. A preocupação maior é com a rodagem dos tratores e veículos usados entre a semeadura e a colheita. A rodagem dos tratores, por exemplo, tende a aumentar a superfície de contato, melhor distribuindo o peso da máquina, evitando-se a compactação do solo. Os estudos têm avançado para redefinir os tipos de pneu e rodagem. Assim, por exemplo, máquinas que rodam com esteiras distribuem melhor o peso. Isto exige adaptação da indústria. Portanto, trata-se de uma área da pesquisa onde produtores de máquinas e implementos se associam com a pesquisa. Página 58 Figura 24. Tráfego controlado em fazenda. Criação de Oportunidades O plantio direto permite dinamizar a produção criando oportunidade para sistemas integrados de lavoura-pecuária e lavoura-pecuária-floresta. Um exemplo típico é o cultivo da soja seguido pelo do milho ou sorgo + semente de forrageira. Colhido o milho, a pastagem se estabelece e permite o pastoreio com produção de carne ou leite, dependendo do tipo de exploração pecuária. A necessidade de manter o solo permanentementecoberto (protegido) leva à diversificação – novas espécies de cultivos podem ocupar espaço em um sistema diversificado. Na integração lavoura-pecuária-floresta, inicia-se com produção de grãos e plantio de espécies florestais, eucalipto sendo a mais comum. Depois, introduz-se pastagem e mantém-se a floresta que se forma enquanto o uso da pastagem na bovinocultura permite sua amortização até o desfrute. Figura 25. Sistema produtivo Integrado: Lavoura-pecuária-floresta. A diversidade de cultivos permite gerar novos produtos e criar mercado, estabelecendo a cadeia produtiva para espécies potenciais e ainda não integrantes de sistemas produtivos. Os exemplos são de amaranto (Amaranthus spp., Amaranthaceae), quinoa (Chenopodium quinoa, Amaranthaceae, sub-família Chenopodioideae) , kenaf (Hibiscus cannabinus, Malvaceae) , tef (Eragrostis tef, Poaceae) Gergelim (Sesamum indicum, Página 59 Pedaliaceae), grão de bico (Cicer arietinum, Fabaceae) dentre várias outras opções (Spehar, et al.,2014; Spehar; Trecenti, 2011 Figura 26. Opções para diversificação agropecuária e alimentar. Diversificação Agropecuária e o Futuro Ainda que diversificação seja uma oportunidade de aprimorar o plantio direto e sistemas integrados de produção, as opções de espécies para atingir esse objetivo têm sido pouco pouco estudadas em nossa agricultura. Existe carência de tecnologia para sua inclusão, nos sistemas produtivos. Ademais, essas espécies não apresentam cadeia produtiva definida e não têm demanda dos mercados mundiais – como as “commodities”. Isto significa que os agricultores se restrinjam quanto ao seu cultivo, pois não há previsão de demanda. Esse é um desafio à diversificação que nas gerações atuais pode-se resolver com os maios de comunicação. Um agricultor bem assessorado pode tornar-se conhecido no mundo virtual e colocar seu produto onde é demandado. Essa diferença poderá alavancar alguns cultivos menores como a quinoa, o amaranto, o grão de bico, o gergelim, a chia e a linhaça, dentre inúmeros outros. A limitação tecnológica, pois falta informação sobre métodos de cultivo disponibilidade de cultivares, associada à inexistência de cadeia produtiva para a maioria delas, poderá ser contornada. Quando se compara com soja ou milho, classificadas como commodities, as opções menos conhecidas não integram as bolsas para cotação de valores de referência mundial (a de Chicago, por exemplo). O mercado pontual limita a expansão dos seus respectivos cultivos para aprimorar a diversificação. Pode-se afirmar que, o Brasil dispõe, na atualidade, um mínimo de tecnologia para produzir quinoa, amaranto, kenaf, grão de bico, gergelim, chia e outras espécies das quais pouco se ouve falar, visando atender ao mercado interno, não muito grande, e à exportação (Artiaga et al., 2015; Spehar; Trecenti, 2011). Com a inserção dessas espécies, há perspectiva de maiores retornos financeiros ao produtor, associada aos impactos positivos sobre o Página 60 ambiente. Ademais, contribuirão para melhorar a dieta alimentar de humanos e animais domésticos, na produção de fibras e energia, além de outras matérias primas demandadas no país e no mundo. As comunicações serão fortes aliadas ao resgate da diversidade produtiva na agricultura moderna. Melhoramento Genético e Ganho na Agropecuária Além de auxiliar no entendimento de como funcionam os solos e como manejá-los, a pesquisa tem contribuído com avanços no melhoramento genético de plantas e animais, adaptando as grandes culturas à produção com elevados rendimentos. Os ganhos se refletem em rendimentos que são suficientes para pagar todos os custos de produção, gerando uma receita líquida atrativa aos produtores. As plantas cultivadas dividem-se em anuais e perenes. As anuais recebem esse nome porque são semeadas, germinam, emergem, crescem, reproduzem e senescem (terminam o ciclo) em um mesmo ano agrícola. Como exemplos de plantas anuais temos o milho, o feijão, a soja o arroz, o sorgo, a quinoa, o trigo, a cevada, a ervilha, o grão de bico, a lentilha. O período em que iniciam e completam o ciclo é de 3-5 meses, findos os quais, as plantas entram em senescência. Isto é, na fase reprodutiva, à medida que os produtos da fotossíntese não drenados aos frutos e sementes, as plantas perdem as folhas e secam completamente na maturação, atingindo o ponto após o qual os frutos secam e permitem a colheita. As plantas encerram seu ciclo e não voltam a vegetar. Algumas culturas foram anualizadas, como o algodão e a mandioca. Ou seja, a planta se reproduz no período de seis meses a um ano, porém não ocorre senescência, como nas mencionadas. Assim, as plantas permanecem vivas. Isto traz implicações na incidência de pragas e doenças, requerendo manejo ou eliminação das plantas. No caso do algodão, as plantas remanescentes permanecem vivas depois da colheita, também chamadas de socas, tornando-se necessário eliminá-los antes de outro cultivo em rotação. Em mandioca, colhem-se os tubérculos, interrompendo-se o ciclo da planta que permaneceria viva por período maior do que um ano, indicando a perenidade. Por outro lado têm-se as plantas perenes – espécies florestais, cana-de- açúcar, café, as fruteiras - entre elas, citros (exemplos: laranjas, limões, tangerinas etc.), manga, abacate etc. O período útil de exploração varia conforme a espécie. Em cana de açúcar, depois de cinco a seis anos, renova- se o plantio; em citros e café, dependendo do manejo, a exploração ocorre por períodos superiores a 10 anos. Em outras fruteiras e espécies arbóreas para exploração de madeira o período de cultivo pode ser ainda mais elástico ou extenso – exemplos: eucalipto, seringueira, mangueira, abacateiro etc. Página 61 Modo de Reprodução na Genética e no Melhoramento O modo de reprodução, tanto em culturas anuais como perenes, determina os métodos de estudo genético e de seleção visando atender às exigências de cada espécie. Neste sentido, o conhecimento da biologia floral da espécie que se pretende melhorar geneticamente é essencial. As flores podem ser completas, isto é reunir todas as partes, incluindo androceu e gineceu. Flores assim constituídas são chamadas de hermafroditas. As flores podem ainda ser femininas e masculinas, quando o gineceu e o androceu estão situados em partes separadas da mesma planta. Estas espécies são classificadas como monóicas. Havendo ainda espécies cujos órgãos masculino e feminino se encontram em plantas diferentes, sendo classificadas como dióicas. Esse conhecimento permite definir técnicas de hibridação, independente do objetivo, tendo em conta que nas espécies cultivadas visa-se elevar rendimento, qualidade resistência a pragas e doenças dentre outras. Figura 27. Flores: representação esquemática; de feijão, completa, fechada, autopolinização; milho, flor masculina separada de feminina, polinização cruzada ou alogamia; algodão, flor aberta com heterostilia (diferença de tamanho dos órgãos reprodutores), de alogamia parcial. A característica alvo dos programas de melhoramento genético é a produtividade. Porém, esta por si só não é suficiente. Acresce-se arquitetura da planta adequada ao manejo, ausência de acamamento, resistência a doenças e insetos-pragas, resistência a fatores limitantes do solo como alumínio tóxico e escassez de nutrientes. Os estudos de herança genética indicam se a característica em estudo é condicionada por um ou poucos pares de genes (genética mendeliana) ou se são vários (genética quantitativa). Estes estudos, quando realizados previamente, permitem traças estratégias de melhoramento. Quando as plantas são autógamas, no melhoramento, depois de conhecida a herança genética, realizam-se hibridações entre genitores previamente selecionados, seguindo-se métodos de seleção por indivíduos e suas progêniesaté que se obtenham homozigotos. Em seguida, conduzem-se experimentos com as linhagens selecionadas para determinar a estabilidade. Ou seja, com base em um conjunto de testes que representam a região onde se pretende recomendar – obtêm-se cultivares disponibilizados aos agricultores. Como exemplos de plantas autógamas têm- se: feijão, soja, arroz, trigo, ervilha, cevada. Nestes casos, a flor contém os órgãos masculino e feminino, sendo fechada, o que impede a polinização Página 62 externa. Há espécies de plantas com alogamia parcial, em geral por efeito de insetos polinizadores, como algodão. Figura 28. Hibridação em soja, etapa do melhoramento genético. Quando as plantas são alógamas, isto é, de polinização aberta, os cruzamentos são controlados, fazendo-se seleção de plantas e de suas progênies (filhos). O método é recorrente, onde plantas selecionadas passarão por autofecundação controlada e teste e progênies. Existem vários ajustes destes métodos, a depender da espécie. O exemplo clássico de planta alógama é o milho. Há outras como girassol (Helianthus anuus), abóbora (Cucurbita máxima) e outras da mesma família (Cucurbitaceae), maracujá (Passiflora edulis). O milho (Zea mays) é uma espécie monóica, isto é, os órgãos reprodutivos encontram-se separados na mesma planta, onde o pendão, na parte superior da planta representa o órgão masculino, enquanto a espiga representa o órgão feminino. O interessante é que cada estigma (no conjunto, popularmente conhecido como cabelo) será fecundado independentemente, originando cada grão ou semente da espiga de milho. Plantas Anuais Estudos de genética e melhoramento em culturas anuais são facilitados pela rapidez com que as plantas completam seu ciclo. Assim, milho, alógama, e feijão, autógama, completam o ciclo em alguns meses, permitindo colherem- se dados e analisar resultados para iniciar novo ciclo de seleção. Ou seja, em cerca de 10 anos, considerando-se todas as etapas, obtém-se e disponibiliza novo cultivar de feijão ou soja e novo híbrido de milho a ser disponibilizado aos agricultores. No caso do milho, é possível realizar-se melhoramento populacional – originando milho variedade. Este é de polinização aberta e permite o uso de sementes pelos agricultores, os quais podem realizar seleção (empírica) para atender às condições de cultivo locais. Esta tem sido a prática de agricultores de pequena escala desde a domesticação da espécie (Zea mays). Enquanto o emprego de milho híbrido tem sido prática comum aos agricultores de grande escala. Os híbridos expressam vigor de heterozigoto, quando linhas homozigotas obtidas por autofecundação controlada são utilizadas em hibridações. Inconveniente para o produtor, as sementes de híbridos modernos incorporando eventos transgênicos são caras e não se pode http://plantandsoil.unl.edu/croptechnology2005/UserFiles/Image/siteImages/SoybeanFlower-LG.jpg Página 63 utilizar a segunda geração (F2). Isto quer dizer que o valor das sementes ocupa considerável proporção dos custos de produção. Plantas perenes As espécies perenes levam mais tempo para que novos cultivares sejam obtidos. Imagine-se o ciclo de uma mangueira. Realizados cruzamentos entre genitores que apresentem complementaridade, por exemplo, produtividade (genitor A) com resistência a doenças (genitor B). Depois de obtido o fruto híbrido, semeia-se para obter-se a planta F1 (primeira geração após cruzamento). Até que ela cresça e se reproduza, serão necessários três a quatro anos. Só aí é que se pode identificar se a planta híbrida combina os alelos de genes que buscamos. Não é em vão que manga, assim como abacate, ambos perenes e com alogamia, são multiplicados via propagação clonal. Neste caso a planta mãe, híbrido em F1, será multiplicada por enxertia. Outra possibilidade é a propagação vegetativa direta ou enraizamento de ramos da planta mãe, como em eucalipto e café robusta (Coffea canephora), ambas alógamas. O café Coffea arábica do qual o Brasil é o maior produtor mundial, é autógama. Por seleção a partir de progênies se obtêm linhas quase homozigotas, o que consome tempo. Imagine-se que cada geração leve dois a três anos para a primeira produção; a quarta geração (F4) será atingida em 8- 12 anos, dependendo da espécie e do ciclo reprodutivo da mesma. Portanto, o tempo para a obtenção de cultivar é longo, devido ao método de seleção e a necessidade de se avaliar antes da recomendação. Daí, a importância de se definirem os cruzamentos e seleção associada à propagação vegetativa nas espécies perenes. Avanços na Agropecuária e Ciência O Brasil tem se destacado na agricultura, com exemplos no melhoramento genético de espécies importantes para agricultura e pecuária. Nosso ambiente, único, solos ácidos de clima tropical, com regime de chuvas bem definido. A tecnologia para modificar esses solos, elevando seu potencial produtivos tem sido desenvolvida visando atender à exigência de plantas selecionadas via o melhoramento genético. Figura 29. Uso da variabilidade genética no melhoramento de plantas e o engenheiro agrônomo Norman Borlaug, prêmio Nobel da Paz (1970). Página 64 As ciências contribuem de forma interativa, associando tecnologias decorrentes das diferentes especialidades. Assim, os ganhos providos por química resultaram no domínio da modificação do solo para produzir em nível econômico. As plantas têm sido adaptadas aos sistemas de cultivo, com o uso da genética. As ações que levam à obtenção de rendimentos viáveis, tem ainda a contribuição da economia, da física e, sobretudo, da matemática. Em aula o tema tem sido comentado, com exemplos para explicar o crescimento das plantas, o nível de suprimento de nutrientes com máximo retorno econômico e outros. Os avanços têm sido tão relevantes na modificação e uso de solos ácidos como os do Cerrado, que países africanos e asiáticos têm se interessado por intercâmbio. Esse conjunto de tecnologia forma o arcabouço do sucesso no agronegócio brasileiro. Os exemplos a seguir são notórios e confirmam o valor da ciência para a sociedade. Soja Adaptada às Baixas Latitudes Dentre as plantas anuais adaptadas ao ambiente tropical, destaca-se a cultura da soja. A soja (Glycine max (L.) Merrill) é o exemplo mais destacado, colocando nosso país como referência mundial na produção desta leguminosa (Fabaceae) em regiões tropicais (Spehar et al., 2012). O Brasil, prestes a se tornar o maior produtor mundial, saltou em 40 anos de alguns milhões de toneladas para mais de de 110 milhões na safra 2019-2020. Boa parte dessa produção está localizada em solos de Cerrado, corrigido e fertilizado para atender à demanda da planta, com expectativa de rendimento em exploração comercial. Soja é uma planta sensível à variação no comprimento do dia (fotoperíodo), sendo cultivada quando os dias aumentam o comprimento e florescendo com seu encurtamento. Originária de elevadas latitudes (Manchúria, China e Coréia, entre 38 a 41º LN), quando introduzida e semeada nos trópicos (Cerrado, com coordenadas variando entre 20 a 5º L), florescia precocemente, crescendo e produzindo pouco. O que se realizou: primeiramente foram identificados genótipos (variedades) que se mostravam “insensíveis” ao fotoperíodo; nestas as plantas cresciam em qualquer época de semeadura. Em seguida, realizaram-se cruzamentos entre genitores produtivos e adaptados a latitudes maiores (Sul do Brasil) com os “insensíveis” às variações no comprimento dos dias. Por seleção, obtiveram-se genótipos que combinavam as características desejadas, os quais originaram os primeiros cultivares. A aparente insensibilidade ao fotoperíodo se deve ao retardamento na fisiologia da planta. Depois de ciclos de seleção para elevar rendimento e estabilidade, o Cerrado Brasileiro responde por mais da metade da soja produzidano país, viabilizando a exploração agropecuária (Spehar et al., 2015). Na realidade, não há insensibilidade ao fotoperíodo em soja. Existem fatores genéticos Página 65 relacionados à maturidade fisiológica da planta, retardando-a. Assim, as plantas crescem para, somente quando atingirem a maturidade, mostrar resposta ao encurtamento dos dias. Maior informação de como funciona o florescimento em soja será vista oportunamente, à medida que o estudante curse os semestres mais avançados. Fixação Biológica de Nitrogênio (FBN) na Família Fabaceae. Existem bactérias de vida livre, outras que infectam plantas, causando doenças e aquelas que se hospedam e associam às raízes, em simbiose. Dentre elas encontram-se Rhizobium leguminosarum, que fixam nitrogênio (N) do ar na planta de feijão, ervilha etc., Bradyrhizobium japonicum, que fixam N na planta de soja. Essa fixação apresenta vantagens para ambos o hóspede e hospedeiro (Spehar et al., 2012). Para se avaliar a importância dessas bactérias basta afirmar que o Brasil, segundo maior produtor de soja mundial, se aproximando de 100 milhões de toneladas, não recomenda o uso de fertilizantes nitrogenados, resultando em grande eficiência econômica. Considerando-se que para produção de uma tonelada de soja, exporta-se 50 kg de N no grão ou semente. Quando o rendimento for de 3,5 t/ha, são exportados 175 kg de nitrogênio. Na produção brasileira temos 100 106 x 50 = 5 109 = cinco bilhões de kg, ou cinco milhões de toneladas de N, inteiramente retirados da atmosfera pela fixação biológica ou simbiótica. Figura 30. Nódulos formados nas raízes de plantas da família Fabaceae por infecção das raízes com bactérias fixadoras de nitrogênio. Este resultado representa um avanço da pesquisa, contribuindo para originar um produto rico em proteínas como a soja. Como se sabe, as proteínas contribuem com aminoácidos, os mesmos que formam a cadeia proteica de cada ser vivo. Os aminoácidos têm em sua molécula o N que foi retirado do ar, incorporado à proteína da planta que utilizada pelo ser humano e animais domésticos incorpora-se à cadeia própria de cada indivíduo.. Assim, em rações de suínos e aves tem-se o uso da soja, viabilizando a produção de carne. Da mesma forma, investimentos no melhoramento do milho e do feijão resultaram agricultura competitiva. O mesmo se passou com plantas perenes como cana-de-açúcar, citros, café, eucalipto, espécies forrageiras. Página 66 Como consequência, a agroindústria brasileira desenvolveu-se, baseada na suinocultura, avicultura, bovinocultura e outros animais domésticos. Assim, a dieta alimentar brasileira passou por avanços, com maior qualidade e quantidade de produtos. Da mesma forma, o melhoramento animal seguiu-se ao das plantas cultivadas. Portanto, o melhoramento genético associado ao uso de tecnologia produtiva tem salvado a economia nacional, medida pela eficiência do agronegócio. Ademais, esse sucesso da agropecuária tem permitido ao Brasil sobreviver às crises, dentre elas a político-econômica. Ficou evidente em período conturbado em que se a nação brasileira dependesse apenas dos políticos o Brasil estaria irremediavelmente perdido. Os políticos conseguiram frustrar expectativas. Faliram empresas estatais, em esquemas de corrupção raramente vistos; mostraram nosso lado vergonhoso que muitas vezes tem ficado oculto. Diante de tudo isto, está uma agropecuária que segue pujante, a mostrar que podemos superar a nós mesmos – este é o maior desafio a permear gerações. Zootecnia: Importância e Visão Geral Dentre as opções que contribuem para o agronegócio encontram-se as produções de animais domésticos, cujo estudo é abrangido pela grande área da zootecnia. Em zootecnia se estuda a criação dos animais domésticos de pequeno e de grande porte, de interesse para o ser humano como fonte de alimento e lazer, além de crustáceos, peixes e outros animais e plantas aquáticos. Em cada caso, os estudos serão concentrados em melhoramento animal, reprodução, características desejáveis a serem usadas em seleção, exigências nutricionais e preparo de rações balanceadas (que provêm de forma equilibrada, as necessidades alimentares de animais de criação). Sanidade animal e rendimento seja de carne, leite, ovos e outros derivados de animais para o consumo humano. Ruminantes: Bovino, Caprinos, Ovinos, Bubalinos e Camelídeos Bovinos O Brasil se destaca, possuindo o segundo maior rebanho bovino no mundo. A sua criação se destina a produzir carne, couro, leite e derivados, além de ossos e seus usos, inclusive como fertilizante. Na criação de bovinos e outros ruminantes, os sistemas podem ser extensivos, em pastagens ou intensivo em confinamento. No primeiro, os animais permanecem no campo, obtendo a forragem de que necessitam para sobreviver e produzir. No confinamento, depois de atingirem o tamanho final de adulto, serão mantidos em ambiente com pouca mobilidade e recebendo Página 67 alimento previamente preparado, consistindo por forragem enriquecida. Esses animais apresentam grande capacidade de conversão alimentar, por possuírem o estômago dividido em quatro partes: a pança ou rúmen; barrete ou retículo; folhoso ou omaso e coagulador ou abomaso. No rúmen desses animais há bactérias que atuam sobre a forragem transformado produtos ricos em celulose e carboidratos em outras substâncias como proteínas. Figura 31. Bos taurus subespécie taurus, B. taurus subesp. Indicus. Caprinos Os caprinos, ruminantes apresentam ampla adaptação a diversos ambientes produzindo carne, couro, leite e derivados como queijo, e fermentados. Seu cultivo no Brasil concentra-se no nordeste brasileiro, em ambiente semiárido. Sua capacidade de conversão de forragem em proteínas e carboidratos os torna opção para ambiente com escassez de água. Das diversas raças existentes existem as que foram selecionadas para leite e carne, nos ambientes de produção. Tem-se as raças nativas e rústicas adaptadas ao semiárido nordestino e inúmeras outras com aptidão para produzir leite e carne. Figura 32. Caprinos: raças locais (NE, Brasil), Alpina (suíça), Anglo- Nubiana (Inglesa). Ovinos Os ovinos (ovelhas) são animais ruminantes com ampla adaptação em nível mundial. As raças adaptadas a regiões frias desenvolvem uma pelagem própria. A lã é derivada do pelo da ovelha que, depois de tosquiado, é processado industrialmente para usos têxteis, limpeza e coloração. Página 68 Figura 33. Raças de ovinos: Merino (Portugal – lã e carne), Morada Nova, Santa Inês (NE, Brasil) e Dorper (Africa do Sul – carne). O tecido produzido com fibras de lã serve como isolante térmico, não esquenta tanto sob o sol (mantém a temperatura do corpo em média 5 a 8 graus mais baixa em comparação com tecidos sintéticos expostos ao sol), como luvas, gorros e cachecóis. Em regiões de clima subtropical a temperado, selecionaram-se raças para a produção de lã enquanto em regiões semiáridas e quentes, como o nordeste brasileiro, as raças adaptadas são desprovidas de lã, por razão óbvia – se fossem cobertas por lã, não tolerariam o ambiente de elevadas temperaturas. Surgiram de mutações, em decorrência das tentativas de se introduzirem ovinos nesses ambientes. Esses genes (alelos mutantes) condicionam ausência de lã e maior adaptabilidade. Daí, serem mantidas, formando novo rebanho. Dentre as raças deslanadas que surgiram por mutante que condiciona a ausência de lã encontram-se Morada Nova e a Santa Inês (brasileiras) e Dorper e Somalis (africanas) Bubalinos Animal ruminante típico, o búfalo asiático, Bubalus bubalis L. que têm sido utilizados pelo ser humano para a produção de carne, leite e derivados. Inclui- se ainda a sua função de tração para mover implementos usados no plantio, na condução de lavouras, auxiliando no cultivo e na colheita.Existem outras espécies de ruminantes que, ainda sendo denominados búfalos, não apresentam proximidade genética e não geram híbridos férteis. Figura 34. Búfalo doméstico (Bubalus bubalis), bisão (Bison bison) e búfalo africano (Cincerus caffer). Camelídeos Classificados como ruminantes, ainda que tenham algumas diferenças, se encontram os camelídeos. Estes animas da família Camelidae distinguem-se dos restantes dos ruminantes por terem o estômago dividido em três câmaras. Página 69 Os mais conhecidos mundialmente são camelos, com as espécies Camelus dromedarius e Camelus bactrianus, originários de áreas desérticas quentes e desertos frios. Da mesma família (Camelidae) encontram-se a Llama (Lllama glama) e a Alpaca (Vicugna pacos) domesticados na cordilheira dos Andes. Figura 35. Camelídeos: dromedário e camelo bacteriano (Ásia, África), llama, vicunha ou alpaca (América do Sul). Esse agrupamento de ruminantes, animais essencialmente herbívoros. se fez no intuito de unificar o tratamento. Mesmo diante de diferenças de constituição, anatômicas e de comportamento, apresentam aparelho digestivo complexo em que o processamento alimentar, com a participação de micro- organismos, se torna mais eficiente na conversão da ingesta no produto esperado, como carne, couro, leite e derivados. Equinos, Asininos e Muares Neste grupo de animais herbívoros monogástricos, pertencentes à Ordem Perissodactyla, Família Equidae, encontram-se o cavalo, o asno ou jumento e os muares que são híbridos interespecíficos, entre cavalo e jumento. Enquanto os equinos correspondem ao cavalo (macho) e às éguas (fêmeas), os asininos são os conhecidos como jumentos e jumentas; já os muares dizem respeito aos burros (machos) e mulas (fêmeas), assim como os bardotos machos e fêmeas. Os muares (burros e mulas) decorrem do cruzamento de um jumento (Equus asinus) com uma égua (Equus caballus). Os bardotos machos e fêmeas recebem esse nome quando o cruzamento se dá entre um cavalo e uma jumenta. Todos os muares são animais híbridos e consequentemente estéreis, ou seja, incapazes de se reproduzir. Figura 36. Cavalo (Equus caballus), asno (E. asinus) e mula (E. caballus x E. asinus). Página 70 Interessante ressaltar que esses animais são igualmente herbívoros como os ruminantes ainda que monogástricos, enquanto os ruminantes são também classificados como poligástricos. Nos herbívoros monogástricos, os micro-organismos que atuam na digestão da celulose são bactérias e estão presentes no intestino grosso, geralmente em uma região chamada ceco ou apêndice cecal. Este apêndice é alongado, dando abrigo às bactérias que atuam na digestão de fibras. Além dos cavalos, jumentos e muares, encontram-se as zebras e os coelhos. Suinos O porco ou suíno, teria sido introduzido com os primeiros colonizadores, no século XVI, como animal de produção. As primeiras criações no Brasil eram de porcos campestres ou caipiras aos quais se davam os restos alimentares, plantas e grãos. Tinham vida livre e levavam muito tempo para atingir o ponto de abate. Os suínos são mamíferos onívoros com aparelho digestivo semelhante ao do ser humano. Requer balanceamento alimentar, com diversidade proteica. Assim, como integrantes de ração tem-se as misturas de soja e de milho, além de outros componentes. Os suínos precisam ingerir em sua ração aminoácidos essenciais, em número de nove (valina, leucina, isoleucina, fenilalanina, histidina, metionina, treonina, arginina e triptofano). Isto nas proporções para integrar a sua própria cadeia proteica. Nesse aspecto diferem dos herbívoros que, como vimos, auxiliados por micro organismos, sintetizam proteínas completas em aminoácidos essenciais. Portanto, a criação de suínos, ou suinocultura, é uma atividade que exige formação profissional voltada ã nutrição, à sanidade, ao manejo e à reprodução. No melhoramento genético, busca-se seleção para precocidade, rendimento de carcaça, maior proporção de carne do que gordura, entre outras características. Figura 37. Raças de porcos (Sus scrofa domesticus) para produção. Na demanda por proteína animal, a carne suína tem liderado no consumo mundial, em virtude da sua versatilidade e do baixo teor de gordura, comparativamente menor que em alguns cortes de aves. Nesse cenário internacional, o Brasil se mantém firme como o quarto maior produtor e exportador, se aproximando de US$ 2,5 bilhões previstos para 2020, mesmo diante de ameaças à economia devidas à pandemia Covi-19. Aves A criação de aves ou avicultura, especificamente, galináceos, teria chegado ao Brasil em 1503, com Gonçalo Coelho, que atracou no Rio de Janeiro. A criação de galinha era parte da atividade rural, fornecendo carne, ovos e outros produtos. A Página 71 produção comercial teria surgido em Minas Gerais, por volta de 1860, com o despacho galináceos para outras regiões brasileiras. A criação do frango, no entanto, era campestre. As aves (crioulas ou galinhas caipiras) viviam soltas e demoravam até seis meses para atingir o peso de abate, na faixa de 2,5 quilos ou mais. A modernização com produção em escala da avicultura na década de 1930, em razão da necessidade de abastecer os mercados demandantes. A partir dos anos 1950, a avicultura brasileira ganhou impulso com os avanços da genética, o desenvolvimento das vacinas, nutrição e equipamentos específicos para sua criação. As agroindústrias avícolas brasileiras ganharam estrutura no início dos anos 1960. Na atualidade, os frangos de corte são abatidos com cerca de 40 dias de idade e peso médio de 2,4 quilos. O crescimento da avicultura comercial brasileira, tem se baseado no melhoramento genético, introdução do sistema de produção integrada, nutrição balanceada, manejo adequado e controle sanitário. A qualidade da carne e dos ovos se destaca como façanha do agronegócio nacional. O Brasil se destaca como o segundo maior produtor e exportador de carne de frango. Produziu em 2002, 7,6 milhões de toneladas e exportou 1,3 milhão. O consumo interno per capita de frango chegou a 34 quilos em 2019. Enquanto isso, a produção de ovos, ultrapassou 21 bilhões de unidades e o consumo per capita atingiu 125 unidades. Figura 38. Frango de corte, ganinhas poedeiras (diferentes raças). Aquicultura Como um ramo da zootecnia, tem-se a aquicultura, isto é a criação de animais e plantas aquáticos. No Brasil, a aquicultura desponta como atividade futura de grande expressão. A produção de peixes e outros animais aquáticos consumidos pelo ser humano passam a ter um enfoque racional, diferente da atividade extrativista. O aumento da população mundial e a necessidade de diversificar a alimentação com fontes saudáveis levam ao desenvolvimento da atividade. Figura 39. Tanques (água doce) e gaiolas (mar) para criação de peixes, moluscos, crustáceos, anfíbios, répteis e plantas aquáticas. Página 72 Em aquicultura se estuda a produção racional de organismos aquáticos, como peixes, moluscos, crustáceos, anfíbios, répteis e plantas aquáticas para uso do ser humano. Os animais de aquacultura são alimentados de ração. Nessa área, os estudantes de agronomia têm a opção de atuar como profissionais, assessorando a produção de peixes crustáceos, algas e moluscos que são demandados como alimentos em muitas partes do mundo. A aquicultura pode aumentar a oferta e contribuir para melhorar a dieta alimentar de brasileiros. A pesquisa tem o seu lugar na aquicultura, contribuindo para o estudo da biologia dos animais e plantas aquáticos, definindo formas de exploração econômica. Os alunos de agronomia têm nesta área a possibilidade de contribuir para aumento do conhecimento e na especialização, visando à atividade profissional. Agronegócio Tem-se como definição de agronegócio as operações envolvidas do ciclo da agricultura e pecuária.Compreende a produção, os serviços financeiros, transporte, marketing, seguros, o valor dos produtos (bolsas de mercadorias) Costuma-se dividir o estudo do agronegócio em três partes: na primeira, os negócios à montante da agropecuária, ou da "pré-porteira", representados pela indústria e comércio que fornecem insumos para a produção rural, como, por exemplo, os fabricantes de fertilizantes, defensivos químicos, equipamentos, bancos e financeiras. Trata dos negócios agropecuários na propriedade ou "dentro da porteira", representados pelos produtores rurais, sejam eles pequenos, médios ou grandes, constituídos na forma de pessoas físicas - fazendeiros ou camponeses - ou de pessoas jurídicas. Por último trata das atividades externas à propriedade atividades à jusante dos negócios agropecuários, ou "depois da porteira", onde estão a compra, transporte, beneficiamento e venda dos produtos agropecuários até o consumidor final. Enquadram-se, nesta definição, os armazéns, as transportadoras, as indústrias de transformação (frigoríficos, têxteis, calçados, empacotamento, mercados e distribuidores de alimentos. Insumos Insumos são fatores de produção diretos: sementes, fertilizantes, produtos químicos para controle de pragas, doenças e plantas daninhas, máquinas e implementos, combustível, ração; e indiretos mão de obra, energia, tributos ou impostos empregados na elaboração de bens ou serviços. Página 73 Figura 40. Exemplos de insumos: fertilizante, sementes, fungicida- inseticida (tratamento) e combustível (diesel). Produção A produção é o trabalho do agropecuarista por meio do cultivo do solo e/ou criação de animais, independentemente do tamanho da área ou método utilizado. É a transformação do produto agropecuário em subprodutos que podem ser bens de consumo ou insumos para outros processos, como o leite, queijos, carnes, embutidos, ração, fios, corantes. Distribuição Outra parte da cadeia produtiva corresponde ao transporte, processamento e distribuição dos bens agropecuários, para o consumidor ou para intermediários no processo. Como exemplos tem-se a produção de hortaliças (tomate, couve, alface, couve-flor). Estes produtos podem ser comercializados pelo produtor diretamente com o consumidor ou fornecer a intermediários que os processam, e entregam aos mercados ou diretamente aos mercados onde os produtos chegam ao consumidor ou cliente final. Alimentos Quando estes são constituídos por leite, grãos(feijão, arroz) há uma cadeia da produção, como: frigoríficos, usinas de beneficiamento de leite, beneficiamento dos grãos, indústria de óleo, rações, empacotadores, distribuidores de grãos e beneficiadores. Biocombustíveis As mesmas plantas que se cultivam como alimentos podem ser direcionadas a mercados distintos. Um exemplo é o do milho. Parte de sua composição é de óleo e outra parte considerável é de amido. Ambos podem ser direcionados ao uso, produzindo biodiesel e etnol. Este e outro setor do agronegócio que cuida do cultivo e a transformação em combustíveis orgânicos, os chamados biocombustíveis. ` Fibras ` Algumas plantas industriais se destinam à produção de fibras, como é o caso do algodão. Este é o ramo industrial, compreendido pelo agronegócio, que transforma bens agropecuários, como a fibra do algodão em produtos têxteis, como vestuário, artigos de cama, mesa e banho, bens de decoração e Página 74 insumos para as indústrias moveleira e calçadista. Além do algodão têm se o linho, o rami, o sisal, como fontes de fibras finas e industriais, Estes produtos da agropecuária passam a ser insumos ou matéria-prima para a indústria. Madeira Na exploração agro-silvo-pastoril em que se tem a combinação de plantas anuais e perenes, as árvores serão transformadas em madeira, celulose ou produtos químicos para posterior utilização como matéria-prima de várias indústrias, como a moveleira e a de construção civil, a indústria papeleira, ou mesmo a obtenção de lenha para combustível. Questão Ambiental O aprimoramento do agronegócio, com aplicação de tecnologia, aumentou a eficiência dos sistemas produtivos, resultando em maiores rendimentos. Isto têm contribuído para baixas o preço de alimentos e e outros produtos derivados da atividade agropecuária, oferecendo à população, maior poder de consumo e de escolha. Contudo, têm causado problemas relativos às questões ambientais e sociais. O grande desafio da atualidade é produzir, em harmonia com o ambiente, respeitando a conservação de reservas naturais, com o menor impacto ambiental possível. Estes advêm do uso intensivo da terra, de agrotóxicos, má conservação e empobrecimento do solo, queimadas, contaminação de mananciais e do lençol freático, desequilíbrio ecológico e proliferação de pragas em consequência de monocultvos, como os da soja e do milho. Estes pontos têm sido utilizados para pressionar para baixo os preços de produtos agrícolas brasileiros. Figura 41. Áreas de produção e conservação e controvérsia entre produzir e conservar. Contudo, ainda que controverso o código florestal brasileiro prevê a conservação de parte da área, mantendo a diversidade natural existente, com Página 75 percentual variando de acordo com a região. Esse fator tem sido questionado por produtores que consideram perdas por deixar de cultivar. Questão social Na parcela mais pobre da população rural, envolvida na agricultura familiar, a modernização da agricultura com tecnologia que aumenta a eficiência nem sempre tem sido acessível, marginalizando muitos produtores, principalmente os de subsistência em pequenas propriedades rurais. Os serviços de assistência técnica e extensão rural por parte do Estado têm diminuído sua disponibilidade, marginalizando os produtores. Estes são privados de técnicas e métodos modernos, como irrigação, maquinários e insumos, perderam a competitividade, levando ao abandono do campo e o êxodo rural. Características dos Módulos de Produção Pequenas e Médias Áreas Constituem os pequenos e médios produtores que contam com áreas pequenas e recursos financeiros para incrementar o processo. Nem sempre têm acesso a crédito provido por programas de governo para estimular este setor. Porém, modernos empreendedores conseguem produzir em pequenas áreas maximizando rendimento com produtor de valor agregado, como cogumelo, morango, hortaliças em sistemas orgânicos com certificação. Grandes Áreas As grandes extensões territoriais do Cerrado abrigam propriedades extensas de monocultura de produtos considerados commodities, como soja, milho, algodão e bovinocultura de corte. Devido ao tamanho da propriedade o crescimento de capital se dá pelo ganho em escala e a redução dos custos de produção. Com uso de tecnologia, maquinaria e infraestrutura, a receita líquida por unidade de área é elevada. Esta quando multiplicada pelo volume produzido, permite considerável ganhos econômicos. A margem de lucro, ou lucro líquido, depende de rendimento e dos preços de produtos, sejam eles grãos de soja, milho, sorgo, trigo etc., frutas, cana-de-açúcar; pode ser elevada com a aplicação de tecnologia. Desta forma, associando com escala, a atividade de produção de soja, por exemplo, pode tornar-se atrativa. Mesmo quando os preços praticados são baixos o menor rendimento unitário (R$/ha) pode se compensar pelo volume produzido. Portanto, margem de lucro associada à escala de produção tem contribuído para gerar riqueza e prosperidade, fortalecendo a agricultura brasileira e regional, em especial no Cerrado. Página 76 Figura 42. Empreendimento agrícola: Familiar, Médio e Grande. Contudo, em áreas de agricultura familiar, de menor escala, há ainda muito espaço para crescimento dos avanços obtidos nas áreas de mecanização, de manejo de plantas e de animais, de manejo dosolo, de controle fitossanitário integrado (plantas daninhas, pragas e doenças). Nestas áreas, a organização dos agricultores é de fundamental importância para produzir com agregação de valor. Esta é a forma que permite aumentar retorno financeiro por unidade de área, possibilitando a permanência de pequenos produtores na atividade rural. A racionalização do uso de insumos como corretivos, fertilizantes, inseticidas, fungicidas, herbicidas e combustíveis; os investimentos em máquinas, implementos, armazéns têm sido possíveis pelo uso de tecnologia Assim, o produtor tende a diminuir custos e aumentar rendimento, viabilizando o lucro. Grande parcela do produto interno bruto (PIB) depende do sucesso na agricultura brasileira, Em especial no Cerrado, onde os investimentos iniciais para tornar o solo apto a produzir em nível econômico são elevados. Este cenário, que se apresenta ao estudante de agronomia, é uma amostra dos temas que serão abordados na área de ciências sociais aplicadas ao agronegócio, que integra o curso de agronomia. Relação entre Nutrição da Planta e Produção de Grãos: Soja Quando se pensa em adubação, depois do solo de Cerrado corrigido, leva- se em consideração a exigência da cultura (soja, milho, sorgo, feijão etc.) e a expectativa de rendimento. Ou seja, a exigência da planta para o crescimento e reprodução e, depois de colhido o produto, grãos no caso, o quanto é exportado com a retirada destes. Ou seja, a adubação prevê a reposição de nutrientes que são levados ou exportados, para que o solo continue a manter a capacidade de rendimento esperado. Conhecendo-se a quantidade de nutrientes imobilizada/exportada e o rendimento (t/ha) esperado, pode-se escolher a fórmula de adubação e calcular a quantidade a ser usada. Página 77 Tabela 3. Distribuição de elementos químicos na planta de soja. Existem várias fórmulas de adubação que visam suprir as exigências plantas como 4–30–16, 4-14-8, 0-20-20, 20-10-20. Estes números referem-se aos valores percentuais dos nutrientes: nitrogênio, fósforo e potássio, em termos de N, P2O5 e K2O. Em 100 kg de fórmula tem-se, respectivamente, 4 de N, 30 de P2O5 e 16 de K20; 4 de N, 14 de P2O5 e 8 de K20; 0 de N, 20 de P2O5 e 20 de K20; e 20 de N, 10 de P2O5 e 20 de K20. Portanto, quando se pretende adubar um hectare (ha) de feijão, usando 400 kg da fórmula 4-30-16, tem-se que serão aplicados 16 kg de N, 120 de P2O5 e 64 de K20. Em soja a adubação é feita com a fórmula 0-20-20, correspondendo aos mesmos elementos. A dose zero é porque a soja apresenta em suas raízes bactérias do gênero Bradyrhizobium. Estas são inoculadas por ocasião do plantio, adicionando-se às sementes um substrato, contendo colônias de bactéria (inoculante), produzido comercialmente. Dessa forma, economiza-se nitrogênio e o custo de produção da soja cria uma vantagem competitiva. Exercícios e Definições Produção de Soja e Adubação Considere dois agricultores que produziram soja semente e grão. Em áreas de 100 hectares (ha) para a produção de soja grão e de 200 hectares para a produção de soja semente, espera-se, em ambos, rendimento de 4,0 t/ha. Levando-se em conta que, após análise da composição do grão (ou semente), cada tonelada exporta 20 kg/ha de K2O, quantos quilos (ou toneladas) de fertilizante 0-20-20 se deve utilizar no total de cada área, para repor o que se exporta? Qual a receita líquida (total da área) de cada um considerando que: o produtor de grãos recebe R$1,20 e o de sementes R$1,80 por quilograma de produto e que o custo de produção seja de R$3.100,00 e de R$2.800,00 por hectare, respectivamente de sementes e grãos? Neste exemplo, espera-se no cultivo de soja rendimento 4,0 t/ha. Lembrando que cada tonelada produzida exporta na seguinte quantidade 1 t =20kg K2O; como o esperado é 4t= 4 x 20=80 kg/ha. Página 78 A solução, empregando-se cálculo simples regra de três, é como segue: 100 kg - 20 x 80 x=400 kg/ha. O total de fertilizante: Área (a) 100 x 400 = 40.000 kg ou 40 t. Área (b) 200 x 400 = 80.000 ou 80 t. Receita Líquida (RL) = Receita bruta – Custos, ou RL(a) = 4,0 t x 100 = 400 t de soja grão ou 400.000 kg x R $ 1,2 = R $ 480.000,00 – (R $2.800 x 100) = R $ 200.000,00; RL(b) = 4,0t x 200 = 800 t de soja semente ou 800.000 kg x 1,8 = 1.440.000 – (R $ 3.100 x 200) = R $ 820.000,00 Estabelecimento de Pastagem: Consumo de Sementes e Custo Um lote de semente de capim Tanzânia (Panicum sp., Poaceae) com valor cultural (VC) de 50% custa R$ 18,00/kg. Considerando que a pesquisa recomenda uma taxa de 3,0 kg/ha de sementes puras germináveis (SPG) e o produtor necessita estabelecer uma pastagem com 20 hectares, solicita se: a) Quantidade de sementes de capim que ele deverá adquirir. b) Valor (R$) a ser gasto com aquisição das sementes. VC = 50% SPG = (100 x 3) /50 = 6 kg . Respostas: a) Quantidade de sementes = 6 x 20 = 120 kg; b) Valor = 120 x 18,00 = R $ 2.160,00 100 – 50 x 3 Definições Rendimento = produção por unidade de área, tendo como exemplo 4 toneladas de soja produzidas em um hectare, ou 4,0 t/ha. Hectare (ha) = medida de área, correspondente a 10.000m2. A Fifa adota como medida padrão de um campo de futebol: 105m x 68m. Portanto, um campo de futebol soma pouco mais de ¾ de um hectare. Valor cultural é a proporção de sementes puras x a percentagem de germinação. Exemplo: um lote de sementes de braquiária apresenta 80 % de pureza. Isto quer dizer que em 100g, 80g correspondem à semente propriamente; os 20 % restantes são impurezas, como restos de planta, solo, pequenas pedras etc. Percentagem de germinação equivale dizer que, de 100 Página 79 sementes lançadas ao solo, nem todas germinam; quando 80 delas germinam e emergem, originando plantas e formando uma lavoura, tem-se 80% de germinação. Quando se adquire semente de forrageira tem-se o valor cultural como indicativo da qualidade. Portanto uma semente com 80 % de pureza e 80 % de germinação, apresenta valor cultural de 0,8 x 0,8 = 0,64 ou 64 %. Semente = material de propagação produzido pelas plantas que atende um mínimo percentual de germinação, vigor e pureza. Exemplos: sementes de soja, feijão, milho, arroz etc. Grão = material produzido pelas plantas destinado ao consumo direto de seres humanos e de animais domésticos e à indústria. Exemplos: grãos de soja, feijão, milho, arroz etc. Lucro = total de receita obtida pela produção de grãos de soja, por exemplo, deduzindo-se os custos para produzir do plantio à colheita, incluindo beneficiamento, armazenamento e comercialização. Desafios aos Estudantes que Iniciam Agronomia Neste texto há inúmeras palavras e termos técnicos específicos da agronomia. Alguns deles foram definidos; muitos outros são novos para o estudante. Sugere-se que, com os meios de comunicação, se faça uma busca e relacione o significado com os eventos ou objetos representados. Espera-se, com exercícios de autoaprendizagem, que o estudante cresça em conhecimento e se interesse por desenvolver sua própria base de conhecimento. Como enfatizado em aula, aprendizagem é fruto da iniciativa individual, que por sua vez se origina da motivação. A motivação cria a vontade de aprender, de ampliar horizontes, a partir da referência existente. A motivação, por sua vez, advém de sonhos que alimentamos. Sonhemos, alto e forte, pois são os sonhos que guiam nossa vida. Ao fertilizarmos e cultivarmos esses sonhos poderosos, encontramos energia para lutar e vencer barreiras. Em nossa formação cada um de nós monta o arcabouço que servirá como norteador. Com esse espírito, o conhecimento, antes estático, desligado, passa a ter uma dinâmica, um ordenamento. O professor nestecenário é um motivador, esperançoso de que a semente caia no lugar certo; que germine, origine a planta e reproduza; que seus frutos sejam abundantes e compartilhados. Quem ainda não o fez, fica a recomendação de que leia a parábola do semeador (Lucas 8:4-8). Mais ainda, se o fizerem durante o curso, entenderão o porquê da comunicação Divina. Página 80 Tomem-se como exemplos outros campos de atividade – praticar esporte, como jogar bola, ouvir música, ler e outros. Com características próprias, cada campo escolhido permite identificar interesses e desencadeia-se a busca; o ganho em conhecimento e prática é consequência. Por associação, chega-se ao domínio mais complexo. Veja-se o uso de celular para obter informação de interesse; não há limites, correto? De novo, o ganho é rápido, juntando motivação, vontade, interesse e orientação. Assim, pense em usar os mesmos recursos para se aprofundar nos temas do curso de agronomia que virão à medida que cursar as disciplinas. Assim, gradativamente o arcabouço será preenchido e se terá adquirido a visão do todo. Isto vale para as disciplinas aplicadas e as básicas. Portanto, se na visão inicial do curso de agronomia, despertou motivação por um tema, utilize a vontade decorrente para vencer as barreiras até chegar ao que interessa. Lá perceberá que as disciplinas aparentando menor importância passam a compor o cenário de sua formação profissional. Com este texto, reunindo conceitos básicos, o professor espera que estudante encontre a motivação inicial para seguir com os desafios. Importante que se mencione, todas as áreas do conhecimento são marcadas por desafios. Portanto, independente da agronomia, qualquer campo de estudos terá essa peculiaridade. Vencer desafios tem norteado a busca incessante do ser humano. Incorpore esse conceito à sua formação, imagine-se diante do desconhecido, tentando entendê-lo. Examine, avalie, pondere as partes e as relações entre elas, como sugeriu o pensador René Descartes. Ao fazê-lo, perceberá a visão do todo, conseguirá explicar fenômenos, criará poder de decisão de como intervir. Por tentativa, a partir do empirismo, cresça em ciência; assim se forma o profissional. Esta é a esperança maior do professor. Referências e Literatura Consultada ABBOUD, A.C.S. Introdução a Agronomia. Rio de Janeiro: Interciência. 2013. 644p ARTIAGA, O. P.; SPEHAR, C. R.; BOITEUX, L. S.; NASCIMENTO W. M. Avaliação de genótipos de grão de bico em cultivo de sequeiro nas condições do Cerrado. Revista Brasileira de Ciências Agrárias, v.10, n.1, p.102-109. 2015. DOI:10.5039/agraria.v10i1a5129 BRASIL. Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento (MAPA). Legislação – Sistema de Consulta à Legislação (SISLEGIS). Disponível em: .Acesso em: 15 mar. 2009. BARBIERI, R.L.; STUMPF, E.R.T. (Eds.) Origem e evolução de plantas cultivadas. Brasília: Embrapa Informação Tecnológica, 2008. 909p. Página 81 BELLINGHINI, R.H. ( Ed.) Pequenas histórias de plantar e colher. 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